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

La période périnatale est une période sensible pendant laquelle la neurophysiologie et neurocircuiterie à l’origine de nombreux comportements, notamment sexuels, se mettent en place. La gestation et la lactation sont également des périodes critiques pour les femelles qui subissent de grands remaniements physiologiques, permettant la mise en place des comportements maternels nécessaires à la survie de la descendance. Les modifications ayant lieu pendant la gestation et la lactation vont être sensibles à de nombreux facteurs, comme le stress ou l’environnement chimique, dont les perturbateurs endocriniens. L’objectif de ma thèse a été de caractériser les conséquences d’une exposition périnatale lors de la gestation et la lactation au glyphosate, herbicide très largement utilisé à travers le monde. L’exposition maternelle pendant la gestation et la lactation à une faible dose (5mg/kg pc/j soit 1/10ème de la NOAEL) a permis de mettre en évidence pour la première fois une altération des comportements maternels, de la neurogénèse hippocampale et du gyrus cingulaire, et de la plasticité synaptique par la molécule active seule mais également en formulation. Cette exposition induit également une dysbiose intestinale chez les mères. Chez la descendance, nous avons mis en évidence une hypoactivité induite chez le mâle suite au traitement de la mère par le glyphosate seul. Dans une moindre mesure, nous avons également montré une altération des comportements sexuels et de préférence olfactive des mâles exposés au glyphosate. Aucune altération de la neuroplasticité hippocampale des mâles n’a pu être observée dans nos conditions expérimentales. Chez la descendance femelle, les comportements sexuels et locomoteurs, ainsi que la neuroplasticité ne sont pas modifiés par l’exposition maternelle. L’ensemble des résultats obtenus nous a permis de mettre en évidence pour la première fois une vulnérabilité de la neurophysiologie, des comportements maternels et du microbiome suite à l’exposition à de faibles doses de glyphosate seul ou en formulation. De manière intéressante, seules les mères et la descendance mâle sont impactées au niveau comportemental. Nos résultats ont également mis en évidence pour la première fois une absence d’effets sur le comportement sexuel chez la descendance femelle. Enfin nos travaux sont les premiers à montrer des effets différentiels du glyphosate seul et de la formulation chez les mammifères. / Perinatal period is sensitive for offspring as neurophysiology and circuitry underlying behaviors take place. This period includes formation of the sexual behavior circuitry. Perinatal period is also essential for pregnant or lactating females. Indeed, females undergo major physiological changes involved in maternal behaviors. Perinatal modifications are altered by several parameters like stress or chemicals, including endocrine disruptors. The aim of my thesis was to characterize the outcomes of a perinatal exposure to glyphosate, a widely use herbicide across the world. Maternal exposure during pregnancy and lactation to a low dose of glyphosate (5mg/kg bw/d corresponding to 1/10th of the NOAEL) highlighted that maternal behavior, hippocampal neurogenesis and synaptic plasticity were altered by glyphosate alone and in formulation. Maternal exposure also induced gut dysbiosis on the dams. We showed that glyphosate alone induced hypoactivity on males offspring. To a lesser extent, males sexual behavior and olfactory preference were altered after glyphosate exposure. There was no effect on hippocampal plasticity on males. Sexual behavior, locomotor activity and neuroplasticity were not impacted in female offspring after maternal exposure. Together, these results highlight for the first time effects on neurophysiology, maternal behaviors and maternal gut microbiota after low doses exposure of glyphosate alone or in formulation. Interestingly, only males offspring had behavioral outcomes. Our study was the first to investigated sexual behavior of female offspring and showed no effect of glyphosate on this parameter. Finally, our work is the first that showed differential effect between active compound and formulation in mammals.

Dans ce travail de thèse, nous avons évalué les effets neurotoxiques multigénérationnels de l’exposition des mères F0 gestantes et allaitantes aux polychlorobiphényles non-dioxin-like indicateurs (PCB-NDLi), à un profil mimant l'exposition humaine à partir de poissons contaminés, sur le développement et le comportement, y compris les réponses émotionnelles et les interactions sociales, des deux générations F1 et F2 des souris mâles et femelles, à différentes phases de leur ontogenèse. Deux faibles doses des PCB-NDLi : (i) la DJT, qui est de 10 ng/kg/j, et (ii) une dose environnementale de 1000 ng/kg/j, ont été administrés par accès libre aux souris mères F0. En fonction de la modalité d’exposition des parents F1 aux PCB, 4 groupes de génération F2 ont été obtenus, en croisant (i) des pères F1 exposés à des mères F1 non exposées, (ii) des mères F1 exposées à des pères F1 non exposés, (iii) des deux parents F1 exposés, ou (iv) des deux parents F1 non exposés (témoins), aux PCB en période périnatale. Nos résultats ont montré que les mâles adultes de la génération F1 ont manifesté un comportement dépressif-like ; alors que les mâles F2, issus uniquement des pères F1 exposés aux PCB, ont exhibé un comportement anti-dépressif-like, ce que suggère que l’exposition périnatale des souris F1 aux PCB-NDLi a induit une altération multigénérationnelle d’origine parentale du comportement de la résignation, et ce d’une façon sexe dépendante. De même, une altération sexe-dépendante de l’anxiété, a été détectée chez la génération F1 exposées durant la période périnatale aux PCB-NDLi comme uniquement les souris mâles d’âge moyen F1 ont développé un phénotype anxieux qui a été transmis aux souris mâles d’âge moyen F2, via leurs pères F1. En outre, une altération multigénérationnelle du comportement social a été détectée chez les souris mâles et femelles F1 et F2. D’une façon remarquable, chez la génération F2, des altérations comportementales dépendantes à la fois du sexe et de la dose, ont été trouvées, malgré l’absence d’effets chez leurs parents F1, effets qui dépendaient également de l’origine parentale, tels que la diminution significative du niveau de la préférence pour la nouveauté sociale chez les souris mâles F2, issues uniquement des mères F1 périnatallement exposées à la dose 10 ng/kg de PCB. Le dosage des biomarqueurs chez les souris d’âge moyen de la génération F1 a révélé une altération de nombreux paramètres biochimiques, y compris une augmentation du niveau de corticostérone et de l’activité de l’acétylcholinestérase / In this study, we evaluated the multigenerational neurotoxic effects of gestational and lactational exposure of F0 female mice to a representative mixture of the six indicator non-dioxin-like-polychlorinated biphenyls (NDL-PCBs) at environmentally low doses, a profile that closely mimics human exposure to contaminated fish. The tolerable day intake (TDI) of 10 ng/kg/day and a higher environmental dose of 1000 ng/kg/day were administered by free access to F0 mothers during pregnancy and lactation. Afterwards, the development and behavior, including emotional responses and social interactions, of the two F1 and F2 generations of Swiss male and female mice at different phases of their ontogenesis, were assessed. Depending on the mode of exposure of F1 parents to PCBs, four F2 generation groups were obtained by crossing (i) F1 fathers perinatally exposed with unexposed F1 mothers, (ii) F1 mothers perinatally exposed with unexposed F1 fathers, (iii) both F1 parents perinatally exposed, or (iv) both F1 parents perinatally unexposed (controls), to PCBs. Our results showed that F1 adult males showed depressive-like behavior whereas F2 adult males, coming from F1 mothers, perinatally exposed to PCBs, exhibited anti-depressive-like behavior. This result suggested an induction of a multigenerational alteration that was of parental origin, on the resignation behavior in a sex-dependent manner. Similarly, sex-selective anxious behavior was detected in F1 middle-aged males perinatally exposed to PCBs, which was transmissible to F2 middle-aged males, via their F1 fathers. Furthermore, a multigenerational alteration of social behavior was found in F1 and F2 male and female mice. Remarkably, some behavioral alterations in F2 generation were found, despite of the absence of effects in their F1 parents, such as a significant decrease in the level of preference for social novelty in F2 male mice, coming from F1 mothers perinataly exposed to 10 ng/kg of NDL-PCBs. The biomarker assays in F1 middle-aged mice revealed an alteration in many biochemical markers, including increased corticosterone levels and acetylcholinesterase activity in male as well as females.

Dans ce travail de thèse, nous avons évalué les effets inflammatoires, comportementaux et cognitifs de l’exposition périnatale des souris à trois matrices alimentaires d’anguilles, reflétant 3 niveaux de pollution (faible, moyenne et haute), tout en considérant le sexe de la progéniture ainsi que les différentes phases d’âges. Les réponses inflammatoires ont été évaluées, aussi bien au niveau cérébral, y compris dans les cellules de la microglie, qu’au niveau périphérique, à 4 stades de vie distincts, et ce dès la naissance jusqu’à l’âge moyen. Chez les souriceaux, mâles et femelles, dont leurs génitrices ont consommé de l’anguille contaminée, durant la période gestationnelle et lactationnelle, vs les témoins dont leurs mères ont consommé uniquement la diète standard, nos résultats ont montré une neuro-inflammation précoce et prononcée, ainsi qu’une production accrue des marqueurs pro-inflammatoires par les cellules de la microglie durant la période néonatale et postnatale. Cette réponse pro-inflammatoire a été chronique puisqu’elle a été à nouveau détectée même à un âge avancé (âges adulte et moyen). Nos résultats mettraient en évidence l’activation et la polarisation des cellules de la microglie depuis la naissance, chez les animaux exposés, vers le phénotype M1, susceptible d’induire les effets neurotoxiques apparus beaucoup plus tard dans les stades de la vie. En effet, un comportement dépressif-like a été observé à l’âge adulte uniquement chez les mâles. Cette altération sexe dépendante du comportement de résignation a été attribuée à l’hyperactivation de l’axe de stress, l’axe hypothalamique pituitaire surrénalien, mise en évidence par une forte production de la corticostérone chez les mâles à l’âge adulte. Chez les femelles, nous avons mis en évidence le développement d’un comportement hyperactif dès l’âge adulte, et d’un déclin cognitif à l’âge moyen. Nos résultats suggèrent que le déficit de la mémoire de rétention des femelles d’âge moyen exposées périnatalement à des anguilles moyennement et hautement contaminées serait lié à la diminution significative de l’activation à la fois d’ERK ½ et du NF-κB ainsi qu’à la réduction significative du taux d’acétylcholine, détectées au niveau de l’hippocampe de ces souris. A partir de ces données et de celles obtenues par d’autres membres de notre équipe, il apparait de plus en plus pertinent de prendre en considération le risque du couplage des effets neuro-oxydatif et neuro-inflammatoire dans la genèse de nombreux troubles cognitifs et comportementaux surtout de manière tardive et irréversible. Cela pourrait également être à l’origine d’une fragilité et d’une imprégnation précoce de différentes populations cellulaires qui conduiraient tardivement à une dégénérescence précoce des cellules en particulier au niveau neuronal et glial. En conclusion, nos résultats suggèrent une programmation périnatale sexe-dépendante des troubles, mis en évidence aussi bien sur le plan comportemental que sur le plan cognitif chez les souris dont leurs mères ont consommé de l’anguille polluée, via des mécanismes inflammatoires. Cela laisse supposer un impact endocrino-dépendant dont il faudrait confirmer la réalité et les mécanismes / Several lines of evidence indicate that early-life inflammation may predispose to mental illness in later-life. In our study, we investigated the impact of perinatal exposure to polluted eels on the brain and microglia inflammation in a lifespan approach as well as on the resignation behavior, the locomotor activity and the cognitive performances in the later life of male and female offspring mice. The effects of maternal standard diet (laboratory food) were compared to the same diet enriched with low, intermediate, or highly polluted eels. Our results showed a chronic brain inflammation in male and female offspring mice compared to controls, as assessed at the birth, up weaning, adulthood and middle-age. Activated microglia produced pro-inflammatory markers across the lifespan of male as well as female exposed offspring. The plasmatic level of myeloperoxidase was found to be significantly higher in both adult and middle-aged males and females vs. control offspring. However, high corticosterone levels were only found in adult male offspring mice perinatally exposed to polluted eels, suggesting a sex-selective dysregulation of the adult hypothalamic- pituitary- adrenal (HPA) axis. Sex selective differences were also found in adulthood, with regard to the offspring resignation behavior. Indeed, depressive-like symptoms were only found in adult male mice perinatally exposed to polluted eels. On the middle- age, sexe selective effects were found with regard to memory and locomotor activity. Indeed, hyperactive phenotype was only detected in females. In addition, impaired long-term memory was only detected in middle-aged females, perinatally exposed to either intermediately or highly polluted eels. This deficit was related to decreases in ERK1/2 and p65 activation, and acetylcholine levels that were only detected in female hippocampus exposed to either intermediately or highly polluted eels. In conclusion, our results indicated that early-life inflammatory insults were the plausible causative factor that programmed the behavior impairments and cognitive deficit in the later-life of offspring, and suggested that sex played an important role in the determination of nature of the appeared alterations