L’amyotrophie spinale infantile (SMA) est une maladie neurodégénérative rare, caractérisée par une perte progressive des motoneurones de la moelle épinière, et pour laquelle aucun traitement curatif n’est disponible. Cette maladie est causée par la mutation du gène SMN1 qui induit une diminution de l’expression de la protéine SMN. Depuis plusieurs des années, notre l’équipe examine les effets de l’exercice sur le développement ou le maintien de l’unité motrice dans des maladies neurodégénératives affectant spécifiquement le motoneurone. Ces études ont notamment permis de mettre en évidence que l’exercice physique pourrait avoir des effets bénéfiques pour l’amyotrophie spinale, dans un modèle de souris SMA de type 2 soumis à un exercice de course sur roue pendant 5 jours (Grondard et al., 2005). Dans notre étude, nous avons comparé les effets de deux programmes d’entraînement différents, d’une durée de 10 mois, basés sur un exercice de course ou sur un exercice de nage, sur des populations de souris SMA de type 3, la forme la moins sévère de la maladie. Dans nos conditions, la course est un exercice de faible intensité et de faible amplitude, mais qui induit plus de lésions musculaires, au contraire de la nage, comme le confirme les mesures de lactate et de créatine kinase circulants. Ces deux paramètres ont des valeurs anormalement hautes chez les souris SMA, suggérant des anomalies métaboliques et de fragilité musculaire, qui sont limitées par les deux programmes d’entraînement. Les analyses du comportement moteur indiquent également que les 10 mois d’entraînement améliorent significativement les capacités motrices des souris SMA, et notamment la résistance à la fatigue avec la nage. Comme attendu, la perte de 46% des motoneurones spinaux enregistrée à 12 mois chez les souris SMA sédentaires est significativement limitée par les deux types d’entrainement, mais avec des efficacités différentes sur les différentes sous‐populations de motoneurones spinaux. En effet, la course protège préférentiellement les motoneurones de faible surface et exprimant ERR‐β, assimilés à des motoneurones lents, et la nage les motoneurones de large surface et exprimant Chodl, assimilés à des motoneurones rapides. De manière surprenante, la neuroprotection induite par l’exercice est indépendante de l’expression de SMN dans la moelle épinière des souris SMA. Une étude de la forme et de la surface des jonctions neuromusculaires dans trois muscles du mollet, le soleus, le plantaris et le tibialis, et une étude du phénotype musculaire de ces mêmes trois muscles confirment le rôle bénéfique de l’entrainement mais aussi les effets différentiels des deux programmes, avec un effet plus important pour la nage. Les améliorations de l’unité motrice, induites par l’exercice, permettent un meilleur fonctionnement neuromusculaire, comme le suggère les mesures électrophysiologiques du muscle plantaire. Pris tous ensemble, ces résultats suggèrent qu’un exercice de nage, à haute intensité, dans des conditions anaérobies, et axé sur le recrutement des muscles extenseurs pourrait être bénéfique pour les patients SMA, notamment pour améliorer les capacités motrices et donc la qualité de vie des patients. / Objective: Spinal Muscular Atrophy (SMA) is a group of autosomal recessive neurodegenerative diseases differing in their clinical outcome, characterized by the specific loss of spinal motor‐neurons, caused by insufficient levels of SMN protein expression. No cure is presently available for SMA. While physical exercise might represent a promising approach for alleviating SMA symptoms, the lack of data dealing with the effects of different exercise types on diseased motor‐units still precludes the use of exercise in SMA patients. Methods: We have evaluated the efficiency of two long‐term physical exercise paradigms, either based on high intensity swimming or on low intensity running, in alleviating SMA symptoms in a mild type 3 SMA‐like mouse model. Results: We found that a 10‐month physical training induced significant benefits in terms of resistance to muscle damages, energetic metabolism, muscle fatigue and motor behavior. Both exercise types significantly enhanced motor‐neuron survival, independently of SMN expression, leading to the maintenance of neuromuscular junctions and skeletal muscle phenotypes, particularly in the soleus, plantaris and tibialis of trained mice. Most importantly, both exercises significantly improved neuromuscular excitability properties. Besides, all these training‐induced benefits are quantitatively and qualitatively related to the specific characteristics of each exercise, suggesting that the related neuroprotection is strongly dependent on the specific activation of some motor‐neuron subpopulations. Interpretation: Taken together, the present data show significant long‐term exercise benefits in a mild type 3 SMA context and provide important clues for designing rehabilitation programs in patients.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les bienfaits d’une pratique régulière de l’activité physique sur la composition corporelle et ses complications métaboliques sont bien établis dans la littérature. Cependant, les interventions cliniques prônant une perte de poids par la pratique d’activité physique seule ne procureraient pas les bénéfices recherchés sur la composition corporelle et la santé métabolique contrairement à une intervention de saines habitudes alimentaires prescrite à elle seule. Cela soulève la question à savoir dans quelle mesure le stimulus de l’exercice a été suffisamment caractérisé pour refléter l’empreinte à long terme d’un mode de vie actif sur le risque de développer l’obésité et les complications métaboliques associées. Ce mémoire documente ce problème en résumant les évidences et en présentant des données montrant qu’une classification basée sur la capacité aérobie et la pratique d’activité physique permettent de mieux refléter l’impact d’une pratique d’activité physique vigoureuse tout au long de la vie sur la composition corporelle et la santé métabolique. En outre, nous renforçons la pertinence de cette classification en présentant des données provenant de l’Étude des familles de Québec (QFS) comparant les individus « fit-actifs » à ceux « unfit-inactifs ». Les résultats des deux sexes montrent que les individus « fitactifs » présentent des profils morphologique et métabolique beaucoup plus favorables que ceux des individus « unfit-inactifs ». Les bénéfices semblent provenir davantage des variations de condition cardiorespiratoire que celles de la pratique d’activité physique. En résumé, ces observations suggèrent que les bénéfices d’une pratique d’activité physique vigoureuse à long terme seraient bien représentés par une classification basée sur la capacité aérobie et la pratique d’activité physique rapportée. / Regular physical activity participation has been recognized over time as an essential component of a lifestyle contributing to the prevention of obesity and non-communicable diseases. Recently, the emphasis on sedentary behaviors and physical inactivity as additional factors, independent of physical activity practice, has to some extent confirmed the relevance to encourage regular physical activity habits in the prevention and management of obesity. This optimistic vision is however toned down by some clinical interventions that demonstrate that the inclusion of a physical activity component in a weight reducing program is not producing substantial additional benefits on body composition and metabolic health compared to when a healthy diet is prescribed alone. This raises the question as to which extent the exercise stimulus has been adequately characterized to reflect the long-term print of an active lifestyle on the risk to develop obesity and related metabolic complications. This thesis documents this issue by summarizing evidences and presenting relevant data showing that a classification based on aerobic fitness and physical activity practice provides indications of greater impact of a lifelong vigorous physical activity practice compared to what may be anticipated from existing literature. Furthermore, we reinforce the pertinence of this classification by presenting relevant data from the Quebec Family Study to compare the fit-active to the unfit-inactive individuals. For both sexes, fit-active individuals displayed much more favorable morphological and metabolic profiles than their unfit-inactive counterparts. The fitness variations of the profile seem to generate more benefits than the physical activity practice in the profile. In summary, these observations suggest that the benefits of a lifelong physical activity practice may well be reflected by a classification based on both fitness and reported physical activity practice.

Au Québec, comme dans le reste du Canada, le diabète de type 2 représentera à court terme un défi important pour les autorités de santé publique, compte tenu de la part croissante de cette maladie et de ses complications au cours des années futures. Une pratique régulière et modérée de l'activité physique est recommandée aux personnes atteintes de cette maladie. Cette pratique contribuerait à atteindre l'objectif principal du traitement : prévenir ou retarder les complications microvasculaires et macrovasculaires. Or les Québécois atteints de diabète de type 2 sont plus susceptibles d'être physiquement inactifs comparativement aux membres de la population non atteints de diabète, ce qui pose un défi pour les autorités de santé publique au plan de la promotion de l'activité physique. À l'aide d'une version étendue de la théorie du comportement planifié, le premier volet de cette recherche doctorale était d'identifier les déterminants de l'intention de pratiquer de façon régulière des activités physiques de loisir. Les résultats indiquent que 67 % de la variabilité de l'intention a été expliquée par la perception du contrôle comportemental (β = .38, p < .0001), la norme morale (β = .29, p < .0001) et l'attitude (β = .14, p < .01). À la lumière de ces résultats, une intervention éducative développée selon les principes du computer-tailoring a été mise en oeuvre et évaluée, ce qui a constitué le second volet de cette recherche doctorale. L'approche computer tailoring est caractérisée par sa capacité de rejoindre de façon interactive un large auditoire tout en façonnant des messages éducatifs "sur mesure" à chacun de ses membres. Un devis de recherche expérimental a été utilisé, où 325 participants âgés entre 35 et 55 ans ont été randomisés à l'une des deux conditions expérimentales : l'intervention computer tailoring, et l'intervention à caractère général. La fréquence de participation et l'intention de participer à des activités physiques de loisir ont constitué les deux variables dépendantes. Parmi les quatre hypothèses de recherche, seule la première s'est avérée fondée. Plus précisément, les participants exposés à un seul feuillet computer tailoring ont montré, après un mois, une pratique de l'activité physique plus élevée que ceux exposés à un seul imprimé à caractère général. D'autres études similaires apparaissent nécessaires pour être en mesure de statuer sur le potentiel réel de l'approche computer tailoring chez les personnes atteintes de diabète de type 2.

Des études récentes montrent que 3 mois de tapis roulant (TR) permettent d’améliorer la mobilité et la qualité de vie de patients. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’effet de 24 semaines de TR sur la mobilité et la qualité de vie de sujets atteints de la maladie de Parkinson (MP). Méthode: 35 patients avec la MP (H&amp; Y 1-2) ont été répartis aléatoirements entre les groupes TR-Vitesse, TR-Mixte et Control. La qualité de vie et la mobilité ont été mesurés avant, après 3 et 6 mois d’entrainement. Résultats et conclusions: Les deux groupes avec entraînement sur TR ont amélioré la vitesse de marche, la cadence, la longueur de foulée et la distance parcourue au test de 6 minutes de marche après 24 semaines. Seul le groupe TR-Mixte a amélioré sa qualité de vie. Les individus avec les performances initiales les plus faibles sont ceux qui bénéficient le plus de ce type d’entrainement. / Recent studies indicate that TT improves mobility and quality of life of patients with PD but there is a need for larger scale randomized controlled studies. The aim of this study is to evaluate the effects of 24 weeks of treadmill training (TT) on mobility and quality of life in patients with Parkinson’s disease (PD). Methods: Thirty-five patients with PD (H&amp; Y 1-2) were randomized to Speed TT, Mixed TT, and control group. The quality of life and the mobility were measured before, at mid-term and after the 6 months. Results and conclusions: Both TT groups improved velocity, cadence, stride length and distance travelled at the 6-Minute walking test at study endpoint. Only Mixed TT group improved quality of life. It appears that individuals with poorer baseline performances may benefit most from TT.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HT AP) est caractérisée par une augmentation graduelle des résistances vasculaires pulmonaires conduisant éventuellement à l'insuffisance cardiaque droite et au décès. Les traitements spécifiques récents ont considérablement amélioré la survie à long terme de ces patients. Cependant, la majorité de ceux-ci conserve une dyspnée et une intolérance à l' effort marquée. Notre étude a testé l 'hypothèse que les patients souffrant d 'HT AP présentaient une atteinte musculaire périphérique intrinsèque contribuant à cette intolérance à l' effort. Nos résultats ont permis de mettre en lumière qu'en comparaison avec des sujets sains sédentaires, le muscle du patient HT AP présente des anomalies tant morphologiques que fonctionnelles qui corrèlent avec la tolérance à l'effort des patients. Finalement, nous avons réalisé un projet pilote de réadaptation testant son effet sur la condition des patients HT AP. En plus de s'avéré sécuritaire, le programme a permis d'améliorer les caractéristiques musculaires et la tolérance à l' effort de ces patients. 11

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 janvier 2024) / Le trouble dépressif majeur (TDM) représente un défi majeur pour la santé globale, accentué par le manque de thérapies efficaces. Le stress chronique est le principal facteur de risque environnemental du TDM, associé à des niveaux élevés d'activation proinflammatoire et d'hyperactivité de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HHS). Cette activation peut endommager la barrière hémato-encéphalique (BHE), une frontière critique régulant le transport des métabolites et empêchant l'accès des toxines au cerveau. Les dommages à cette barrière sont liés à l'inflammation cérébrale et aux déficits de comportement, suggérant une nouvelle voie pour les drogues antidépresseurs. Chez les humains, des facteurs environnementaux, tels que le statut socioéconomique et un mode de vie sédentaire, peuvent augmenter le risque de TDM, tandis que chez les souris, un environnement enrichi (EE) comprenant un nid, des jouets et un abri, ainsi que l'accès à une roue d'exercice volontaire (physical exercise, PE), peut prévenir les déficits de comportement induits par le stress chronique; cependant, le rôle de la BHE dans cet effet demeure inconnu. Dans cette étude, nous montrons que l'accès à l'EE ou PE lors de l'exposition au stress chronique peut prévenir les déficits de comportement chez les souris, ainsi que les dommages infligés à la BHE de manière spécifique au sexe et à la région cérébrale. De plus, nous identifions l'expression du fibroblast growth factor 2 (FGF2) comme un agent protecteur associé aux effets bénéfiques de l'EE et PE contre le stress chronique. FGF2 a suscité un intérêt croissant ces dernières années en raison de ses propriétés antidépressives et anxiolytiques. Par conséquent, nous avons approfondi son mécanisme d'action in vitro, dans les cellules endothéliales cérébrales de souris et d'humains exposées aux cytokines pro-inflammatoires, en tant que modèle de stress. Nous montrons que FGF2 peut prévenir la perte d'expression de claudin 5 (Cldn5), ainsi que l'intégrité de la barrière, associée à l'inflammation, et que ces effets peuvent être liés aux modifications de la phosphorylation et de la localisation de la protéine d'échafaudage β-catenin. Enfin, nous avons observé que FGF2 peut restaurer les déficits de motilité cellulaire induits par l'inflammation, suggérant en somme que FGF2 intervient dans la préservation de l'architecture cellulaire aux sites de contact entre cellules. Dans l'ensemble, cette thèse contribue à la compréhension de l'influence de l'environnement sur la pathogenèse de la dépression, tout en identifiant de nouvelles voies de recherche encourageant pour les traitements du TDM au niveau de la BHE. / Major depressive disorder (MDD) is a major global health challenge compounded by a lack of effective antidepressant therapies. Chronic stress is the main environmental risk factor for MDD and is associated with elevated levels of circulating pro-inflammatory cytokines and glucocorticoids which promote damage to the blood-brain barrier (BBB), a crucial frontier regulating nutrient transport to the brain while preventing access of toxins. Damage to the BBB is associated with neuroinflammation and depression-like behaviours, thus representing a promising therapeutic target for depression. In humans, environmental factors like low socioeconomic status and sedentary lifestyle can increase MDD risk, while in mice access to nesting, shelter and toys (enriched environment, EE) or a voluntary running wheel (physical exercise, PE), promotes stress resilience, but a role for the BBB in this effect has not yet been investigated. Here, we show that EE in mice prevents both behavioural and BBB deficits following chronic stress in a sex-and brain region-specific manner. Particularly, EE access reverses stress-induced loss of Cldn5, a major tight junction protein regulating BBB integrity, in males and females. We investigated this effect further in males with access to PE, finding a similar protective effect on both behaviour and the neurovasculature, and further identified elevated fibroblast growth factor 2 (FGF2) as a potential molecular response associated with the beneficial effects of both EE and PE against chronic stress. FGF2 has been studied in recent years as an endogenous antidepressant and anxiolytic agent and we thus investigated its therapeutic properties on mouse and human brain endothelial cells in vitro. We demonstrate that FGF2 can attenuate loss of claudin 5 (Cldn5) expression and barrier properties in cultured mouse and human brain endothelial cells exposed to inflammatory damage, and that this is associated with modulation of inflammation related patterns of scaffold protein β-catenin phosphorylation and subcellular localization. Finally, FGF2 rescues inflammatory deficits in cell motility, altogether suggesting that it interferes with inflammatory disruption of endothelial cell architecture at sites of cell adhesion. In sum, this thesis contributes to current understanding of how and why environmental conditions can influence depression pathogenesis, as well as identifying FGF2 signaling in brain endothelial cells as a promising avenue for future research into novel therapeutic targets for MDD.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.