O envelhecimento da população mundial aumentou o interesse na busca pelos mecanismos fisiológicos e bioquímicos envolvidos no processo do envelhecimento saudável e por estratégias preventivas e terapêuticas de doenças relacionadas à idade. O envelhecimento cerebral alterou a atividade global de histona desacetilases (HDAC), enzima envolvida nos níveis de acetilação de histonas, marca epigenética relacionada com a expressão gênica. Nosso grupo de pesquisa demonstrou que o protocolo de exercício físico diário em esteira reduziu a atividade global da HDAC no córtex frontal imediatamente e 1 hora após a última sessão de treino. Assim, é de interesse elucidar as isoformas de HDAC envolvidas no processo de envelhecimento e no efeito do exercício físico. O exercício físico voluntário aumenta os níveis do Fator Neurotrófico Derivado do Encéfalo (BDNF) por mecanismos epigenéticos, no entanto, o impacto do exercício forçado parece ser contraditório. Nossos objetivos foram avaliar os efeitos do envelhecimento e do exercício de corrida sobre os níveis de HDAC2 e de BDNF em córtex pré-frontal de ratos Wistar. Para isso, utilizamos ratos Wistar machos com 3 e 20 meses de idade. Os animais do grupo exercitado foram submetidos ao protocolo diário de exercício físico moderado em esteira por 14 dias. No 13° dia, os animais foram submetidos à tarefa da esquiva inibitória (treino) e, no 14° dia, 30 minutos após a última sessão de exercício físico, foi realizado o teste do paradigma da esquiva inibitória. Após 30 minutos do teste na esquiva inibitória (uma hora após a última sessão de exercício), os córtices foram obtidos para os ensaios bioquímicos. Os níveis da HDAC2 foram maiores em córtices de animais envelhecidos. Ainda, foi observada uma correlação negativa entre o conteúdo da HDAC2 e o desempenho no teste de memória aversiva (esquiva inibitória). O exercício físico em esteira não alterou os níveis de HDAC2 em nenhuma das idades testadas. O envelhecimento e o exercício físico em esteira não alteraram os níveis de BDNF. Nossos dados sugerem que os altos níveis de HDAC2 estão envolvidos com o pior desempenho de animais envelhecidos na memória aversiva e que esta isoenzima não está relacionada aos efeitos epigenéticos do exercício físico em córtex pré-frontal. / Increasing attention has been paid to study the physiological and biochemical mechanisms of healthy aging process as well to seek therapeutic and protective strategies for age-related neurodegenerative diseases, since the aging population is growing. Epigenetic marks related to gene expression has been involved in aging brain process; increases in global histone desacetylase (HDAC) activity, enzyme involved with histone acetylation levels, has been found in aged brain areas. Our research group demonstrated that daily treadmill exercise protocol reduced global HDAC activity in frontal cortex immediately and 1hr after the last training session. The role of HDAC isoforms in aging process and exercise effects still needs to be elucidated. Taken that a specific HDAC isoform, HDAC2, has been involved with formation of hippocampus-dependent memory, the involvement of HDAC2 in aging process and exercise effects must be considered. Besides, it was described that voluntary exercise increases the levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) through epigenetic mechanisms; while the forced exercise effects on BDNF levels seem be contradictory. Our aim was to evaluate the aging and exercise effects on HDAC2 and BDNF levels in prefrontal cortices of Wistar rats. Young adult and age male Wistar rats were submitted to a daily moderate treadmill exercise protocol (20 min/day during 14 days). The rats were assigned to sedentary and exercise groups. Single-trial step-down inhibitory avoidance (IA) conditioning was employed as an aversive memory paradigm. In the training trial (IA), rats were placed on a platform and immediately after stepping down on the grid received a footshock prior to removal from the apparatus. The test trial took place 24 hours after the training trial. Prefrontal cortices were obtained thirty minutes after inhibitory avoidance test, what was 1 hour after the last training session of exercise. HDAC2 levels were increased in cortices of aged rats. Moreover, a negative correlation was observed between HDAC2 content and aversive memory performance evaluated by inhibitory avoidance. Treadmill exercise did not alter the HDAC2 levels in any evaluated age. Aging process and treadmill exercise were unable to alter BDNF levels. Our results suggest that the age-related memory impairment may be associated with the increased HDAC2 levels.

Submitted by ROBERTO PAULO CORREIA DE ARAÚJO (ppgorgsistem@ufba.br) on 2016-07-11T11:54:19Z No. of bitstreams: 1 Camila Souza Alves Cosmo.pdf: 3354635 bytes, checksum: 171d9c1f9164ff1fbf2ff3c15176e1c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T11:54:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camila Souza Alves Cosmo.pdf: 3354635 bytes, checksum: 171d9c1f9164ff1fbf2ff3c15176e1c7 (MD5) / Current standardized treatments for cognitive impairments in attention deficit–hyperactivity disorderare still narrow and have restricted effectiveness. Transcranial direct current stimulation is a promising tool for enhancing cognitive performance in several neuropsychiatric disorders. Nevertheless, there is still no information about the effectiveness of transcranial direct current stimulation for reducing cognitive impairments in attention deficit–hyperactivity disorderpatients. In this context, it wasconducted a parallel, randomized, double-blinded, sham-controlled trial to examine the efficacy of transcranial direct current stimulation on the modulation of inhibitory control in adults with attention deficit–hyperactivity disorder. Patients performed a Go/no go task before and after a single session of either active anodal stimulation (1mA) over the left dorsolateral prefrontal cortex or sham stimulation. As a secondary objective it wasinvestigated a functional cortical networks model based on electroencephalographic activity for studying the cortical excitability modulated by tDCS, in this population.Patients underwent EEG recording during 5 minutes, in a resting state, followed by Go/no go tasks before and after a single session of either active anodal stimulation (1mA) over the left dorsolateral prefrontal cortex or sham stimulation.A nonparametric two-sample Wilcoxon rank-sum (Mann-Whitney) test revealed no significant differences between the two groups on behavioral performance of the Go/no go tasks. Furthermore, the effect sizes of group differences after the treatment were small-to-moderate for correct responses (Cohen’s d= -.13; 95% CI, -.5 to .25), impulsivity errors (Cohen’s d= -. 47; 95% CI, -.84 to .09), and omissions (Cohen’s d= .3; 95% CI, -.08 to .68). Comparing the node-weighted degreewithin groups regarding the pre and post intervention, the active group presented a significant difference on the electrodes located on the target and correlated areas, while for the sham group it was not detected any significant result (P > 0.05; Paired-sample Wilcoxon signed rank test). No adverse events due to the stimulation were reported.Although previous clinical trials have already shown that transcranial direct current stimulation may bereliable for enhancement of cognitive performance, the presentfindings do not support anodal stimulation over left dorsolateral prefrontal cortex as an approach to enhance inhibitory control in attention deficit–hyperactivity disorderpatients. Anotherimportant aspect evidenced by thistrial is a spreading of the modulatory activity of tDCS in these subjects, contradicting some preceding reports about the possible selectivity of this technique. To our knowledge, this is the first clinical study assessing the cognitive effects of transcranial direct current stimulation in attention deficit–hyperactivity disordersubjects. Further research is necessary to assess clinical efficacy of transcranial direct current stimulation in this population as well as thedistribution and physiological mechanisms under the modulatory effects of tDCS. / Atuais abordagens terapêuticas para disfunções cognitivas em transtorno do déficit de atenção e hiperatividade ainda são limitadas e apresentam restrita eficácia. A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) é uma ferramenta promissora para otimizar o desempenho cognitivo em vários distúrbios neuropsiquiátricos. No entanto, ainda não há informações sobre a eficácia da estimulação transcraniana por corrente contínua na minimização de prejuízos cognitivos em pacientes com transtorno de déficit de atenção e hiperatividade. Neste contexto, procedeu-se um estudo paralelo, randomizado, duplo-cego, controlado por procedimento sham, para examinar a eficácia da estimulação transcraniana por corrente direta na modulação do controle inibitório em adultos com transtorno de déficit de atenção e hiperatividade. Como objetivo secundário, investigou-se a excitabilidade cortical modulada por ETCC através de um modelo de redes corticais funcionais com base na atividade eletroencefalográfica, nesta população. Os pacientes foram submetidos a registro de EEG durante 5 minutos, em repouso, seguido pela realização de tarefas Go / no go, antes e após uma única sessão de ETCC anodal (1 mA) sobre o córtex pré-frontal dorsolateral esquerdo, ou estimulação sham. O teste não paramétrico Wilcoxon rank-sum (MannWhitney) não revelou diferenças significativas entre os dois grupos no desempenho comportamental nas tarefas Go/ no go. Além disso, os tamanhos de efeito considerando as diferenças entre os grupos, após o tratamento, foram pequenos a moderados para as respostas corretas (d de Cohen= - 0,13; IC de 95%, - 0,5 a 0,25), erros de impulsividade (d de Cohen= - 0,47; IC de 95%, -0,84 a 0,09), e omissões (d de Cohen= 0,3; IC de 95%, -0,08 a 0,68). Comparando o grau ponderado médio dos nós dentro dos grupos, pré e pós intervenção, o grupo ativo apresentou diferença significativa nos eletrodos localizados na área estimulada e correlatas, enquanto no grupo sham não foram detectados resultados significativos (P> 0,05; teste de Wilcoxon para amostras pareadas). Não foram relatados eventos adversos associados à estimulação. Embora estudos clínicos prévios tenham sugerido a estimulação transcraniana por corrente contínua como um método viável para o aprimoramento do desempenho cognitivo, os referidos resultados não suportam a estimulação anódica sobre o córtex pré-frontal dorsolateral esquerdo como uma abordagem viável para aprimoramento do controle inibitório, em pacientes com transtorno do déficit de atenção e hiperatividade. Outro importante aspecto evidenciado pelo presente ensaio clínico é a propagação da atividade moduladora da ETCC nestes indivíduos, contrariando alguns relatos anteriores de uma possível seletividade desta técnica. Este é o primeiro estudo clínico, segundo conhecimento, avaliando os efeitos cognitivos da estimulação transcraniana por corrente direta em indivíduos com transtorno do déficit de atenção e hiperatividade. Mais pesquisas são necessárias para avaliar a eficácia clínica da estimulação transcraniana por corrente direta nessa população, assim como a distribuição e mecanismos fisiológicos associados aos efeitos modulatórios da ETCC.

The dementias are persistent or progressive disorders affecting more than one cognitive domain that interfere with an individual’s ability to function at work or home, and represent a decline from a previous level of function. In this thesis I consider the neurophysiology of dementia at a number of levels. I investigate the ways in which the connectivity and function of the brain predisposes to the specific focal patterns of neurodegeneration seen in the various dementias. I aim to identify the mesoscopic changes that occur in individuals with neurodegeneration and how these relate to their cognitive difficulties. I show how, by assessing patients in whom there is focal disruption of brain networks and observing the outcomes in comparison to controls, I can gain insight into the mechanisms by which the normal brain makes predictions and processes language. In Chapter 1, I set the scene for the focussed experimental investigations of model diseases by beginning with an introductory, clinically-focussed review that sets out the features, aetiology, management, epidemiology and prognosis of the dementias. This places these model diseases in the context of the broader clinical challenge posed by the dementias. In Chapter 2, I turn to ‘prototypical’ model diseases that represent neurodegenerative tauopathies with predominantly cortical (Alzheimer’s disease, AD) and subcortical (Progressive Supranuclear Palsy, PSP) disease burdens. I investigate the neurophysiological causes and consequences of Tau accumulation by combining graph theoretical analyses of resting state functional MR imaging and in vivo ‘Tau’ PET imaging using the ligand AV-1451. By relating Tau distribution to the functional connectome I provide in vivo evidence consistent with ‘prion-like’ trans-neuronal spread of Tau in AD but not PSP. This provides important validation of disease modification strategies that aim to halt or slow down the progression of AD by sequestration of pathological Tau in the synapse. In contrast, I demonstrate associations consistent with regional vulnerability to Tau accumulation due to metabolic demand and a lack of trophic support in PSP but not AD. With a cross-sectional approach, using Tau burden as a surrogate marker of disease severity, I then go on to show how the changes in functional connectivity that occur as disease progresses account for the contrasting cognitive phenotypes in AD and PSP. In advancing AD, functional connectivity across the whole brain becomes increasingly random and disorganised, accounting for symptomatology across multiple cognitive domains. In advancing PSP, by contrast, disrupted cortico-subcortical and cortico-brainstem interactions meant that information transfer passed through a larger number of cortical nodes, reducing closeness centrality and eigenvector centrality, while increasing weighted degree, clustering, betweenness centrality and local efficiency. Together, this resulted in increasingly modular processing with inter-network communication taking less direct paths, accounting for the bradyphrenia characteristic of the ‘subcortical dementias’. From chapter 3 onwards, I turn to the in-depth study of a model disease called non-fluent variant Primary Progressive Aphasia (nfvPPA). This disease has a clear clinical phenotype of speech apraxia and agrammatism, associated with a focal pattern of mild atrophy in frontal lobes. Importantly, general cognition is usually well preserved until late disease. In chapter 3 itself, I relate an experiment in which patients with nfvPPA and matched controls performed a receptive language task while having their brain activity recorded with magnetoencephalography. I manipulated expectations and sensory detail to explore the role of top-down frontal contributions to predictive processes in speech perception. I demonstrate that frontal neurodegeneration led to inflexible and excessively precise predictions, and that fronto-temporal interactions play a causal role in reconciling prior predictions with degraded sensory signals. The discussion here concentrates on the insights provided by neurodegenerative disease into the normal function of the brain in processing language. Overall, I demonstrate that higher level frontal mechanisms for cognitive and behavioural flexibility make a critical functional contribution to the hierarchical generative models underlying speech perception In chapter 4, I precisely define the sequence processing and statistical learning abilities of patients with nfvPPA in comparison to patients with non-fluent aphasia due to stroke and neurological controls. I do this by exposing participants to a novel, mixed-complexity artificial grammar designed to assess processing of increasingly complex sequencing relationships, and then assessing the degree of implicit rule learning. I demonstrate that agrammatic aphasics of two different aetiologies are not disproportionately impaired on complex sequencing relationships, and that the learning of phonological and non-linguistic sequences occurs independently in health and disease. In chapter 5, I summarise the synergies between the experimental chapters, and explain how I have applied a systems identification framework to a diverse set of experimental methods, with the common goal of defining the physiology of dementia. I then return to the results of chapter 3 with a clinical focus to explain how inflexible predictions can account for subjective speech comprehension difficulties, auditory processing abnormalities and (in synthesis with chapter 4) receptive agrammatism in nfvPPA. Overall, this body of work has contributed to knowledge in several ways. It has achieved its tripartite aims by: 1) Providing in vivo evidence consistent with theoretical models of trans-neuronal Tau spread (chapter 2), and a comprehensive clinical account of the previously poorly-understood receptive symptomatology of nfvPPA (chapter 5), thus demonstrating that systems neuroscience can provide a translational bridge between the molecular biology of dementia and clinical trials of therapies and medications. In this way, I begin to disentangle the network-level causes of neurodegeneration from its consequences. 2) Providing evidence for a causal role for fronto-temporal interactions in language processing (chapter 3), and demonstrating domain separation of statistical learning between linguistic and non-linguistic sequences (chapter 4), thus demonstrating that studies of patients with neurodegenerative disease can further our understanding of normative brain function. 3) Successfully integrating neuropsychology, behavioural psychophysics, functional MRI, structural MRI, magnetoencephalography and computational modelling to provide comprehensive research training, as the platform for a future research programme in the physiology of dementia.

O objetivo desta tese foi estudar o comportamento agressivo de ratas Wistar no período pósparto. Para isto, foram avaliados os efeitos anti-agressivos dos agonistas dos receptores 5- HT1A (8-OH-DPAT) e 5-HT1B (CP-93,129), microinjetados no núcleo dorsal da rafe (DRN) e na região ventro-orbital do córtex pré-frontal (VO PFC), respectivamente. O comportamento agressivo foi analisado, utilizando o protocolo da provocação social e as respostas neuroendócrinas bem como a ativação neuronal nas mesmas regiões citadas acima, através da expressão de c-Fos, também foram estudadas. Nossos resultados mostraram que o 8-OH-DPAT aumentou o comportamento agressivo das fêmeas no período pós-parto, atuando nos autorreceptores somatodendrítcos do DRN, enquanto a ativação dos receptores 5-HT1B na VO PFC, através do CP-93,129 apresentou efeitos anti-agressivos evidenciados pela diminuição da frequência e duração dos comportamentos agressivos de ataque lateral e mordidas no corpo do intruso. Após a submissão das ratas lactantes à provocação social ou ao confronto agressivo, na presença dos seus filhotes, ocorreu uma redução nos níveis plasmáticos de corticosterona e esta resposta também prevaleceu quando ocitocina, prolactina e progesterona foram dosados. Quanto à análise da técnica de imunoistoquímica para a proteína Fos, nossos resultados mostraram que ratas lactantes, submetidas à provocação social e comportamento agressivo, contra um macho intruso, na presença dos filhotes, aumentam a expressão da imunorreatividade à proteína Fos especificamente na região VO do PFC. Por outro lado, não houve alteração na expressão de Fos no DRN após exposição à provocação social ou teste de agressividade. Concluímos que o CP-93,129 quando microinjetado na região VO PFC de ratas provocadas socialmente, no período pós-parto, reduziu o comportamento agressivo maternal, atuando ou nos autorreceptores pré-sinápticos terminais ou nos heterorreceptores pós-sinápticos e que a microinjeção de 8-OH-DPAT no DRN, aumentou o comportamento agressivo de ratas lactantes, através da ativação dos autorreceptores somatodendríticos 5-HT1A. Ratas provocadas e com comportamento agressivo aumentam a expressão de c-Fos no VO PFC, complementando resultados prévios com microinjeção de agonistas 5-HT1B nesta mesma região. Finalmente, a provocação social e o confronto agressivo causaram uma redução significativa dos níveis hormonais em ratas lactantes, mostrando, desta maneira, que a lactação é um fator relevante na caracterização das respostas neuroendócrinas ao estresse. Estes resultados adicionam conhecimento acerca da modulação do comportamento agressivo em ratas Wistar e do protocolo da provocação social como uma ferramenta para estudos em modelos animais de agressividade escalada.

Com o aumento da expectativa de vida, estima-se um aumento na incidência de doenças neurodegenerativas, como a Doença de Alzheimer (DA). Vários processos fisiopatológicos interligados estão envolvidos tanto no processo do envelhecimento, quanto na etiologia das desordens neurodegenerativas, como por exemplo, o estresse oxidativo e a neuroinflamação. Têm sido descrito que mecanismos epigenéticos podem estar relacionados com o processo de envelhecimento, ocasionando modificações na expressão gênica em diferentes regiões do cérebro, como por exemplo, a acetilação de histonas que é responsável em parte, pela transcrição gênica, sendo esse processo controlado por duas enzimas, a histona acetiltransferase (HAT) e a histona desacetilase (HDAC). A HAT é responsável por ocasionar um relaxamento da cromatina e com isso uma maior acessibilidade para o processo de transcrição gênica enquanto que a HDAC causa uma maior compactação da cromatina, resultando uma supressão na transcrição gênica. Considerando o papel da acetilação de histonas no processo de envelhecimento, em especial em doenças neurodegenerativas, tem sido sugerido o uso de estratégias que aumentem a acetilação com finalidade neuroprotetora como, por exemplo, o uso de inibidores de HDAC. Diversos estudos demonstram que os inibidores da HDAC são capazes de melhorar as funções cognitivas e a formação de memória. Nesse contexto, a curcumina, um composto polifenólico encontrado no açafrão (Curcuma longa) tem demonstrado ser capaz de atuar sobre os mecanismos epigenéticos, sendo sugerido como um potente inibidor da HDAC. Assim, o objetivo desse trabalho foi investigar o tratamento agudo com extrato etanólico de Curcuma longa sobre a atividade da enzima histona desacetilase em estruturas cerebrais, hipocampo e córtex frontal, de ratos Wistar. Ratos Wistar machos adultos (3 e 20 meses de idade) foram aleatoriamente distribuídos nos seguintes grupos: salina, veículo (DMSO), extrato etanólico de Curcuma longa 10mg/Kg e 50mg/Kg. A atividade da histona desacetilase (HDAC) foi mensurada após 2 e 18 horas da administração, utilizando kit de ELISA específico. A ANOVA de três vias indicou um efeito do tempo (F(1,71)=4.238,p=0.044) após a administração do extrato etanólico de Curcuma longa e um efeito da idade em hipocampos (F(1,71) =10.430, p=0.002), ou seja, animais com 20 meses apresentaram atividade maior da HDAC quando comparados com os animais de 3 meses de idade. Em córtex frontal, a ANOVA de três vias indicou um efeito da idade (F(1,75)=4.438,p=0.039) e uma interação entre idade e tempo (F(1,75)=1.765,p=0.001). Em ambas as estruturas analisadas, não houve efeito da administração com extrato de Curcuma longa. Nossos resultados demonstram que a atividade da histona desacetilase foi aumentada em ambas as estruturas testadas de ratos com 20 meses de idade, sugerindo que no processo de envelhecimento cerebral ocorra uma redução na acetilação de histonas, o que pode reduzir a transcrição gênica. Além disso, a atividade da HDAC parece ser influenciada pelo ritmo circadiano, uma vez que houve um efeito do tempo nos níveis da atividade da HDAC em ambas as estruturas analisadas. A atividade da HDAC foi maior no tempo de 18 horas (correspondendo ao período da manhã) quando comparado ao tempo de 2 horas, que corresponde ao turno da tarde, este dado pode estar relacionado à cronobiologia, onde a organização circadiana permite que o organismo mantenha a homeostase em resposta a variações diárias decorrentes do ambiente externo e do próprio organismo. Cabe descrever que os ratos Wistar são notívagos, onde o período da manhã é o início do período de sono; assim poderíamos sugerir uma redução da acetilação e consequentemente uma redução na expressão gênica nesse período. / With the increase of life expectancy, an increase in the incidence of neurodegenerative diseases, for example, the Alzheimer‟s disease (AD),is estimated. Several interconnected pathophysiological processes are involved both in the aging process and neurodegenerative diseases, oxidative stress and neuroinflammation. It has been described that epigenetic alterations may be related to the aging process, causing changes in gene expression in different regions of the brain, such as, histone acetylation (HAT), and histones deacetylases (HDAT). The HAT is responsible for causing a relaxation of chromatin and, thus, a better accessibility to the process of gene transcription, while HDAC causes further compactation of chromatin, resulting in gene transcription suppression. Considering the role of histone acetylation in the aging process, especially in neurodegenerative diseases, it has been suggested the use of strategies to increase the acetylation with neuroprotective purposes, such as, for example, the use of HDAC inhibitors. Several studies have shown that HDAC inhibitors are capable of improving the cognitive functions and memory formation. In this context, curcumin, a polyphenolic compound found in turmeric (Curcuma longa) has been shown to be capable of acting on epigenetic mechanisms, being suggested as potent inhibitor of HDAC. The aim of this work was to investigate the effect of acute treatment with ethanol extract of Curcuma longa on the activity of histone deacetylases enzymes in brain structures, hippocampus and frontal cortex of Wistar rats. Male Wistar rats (3 and 20 months old) were randomly distributed into four groups: saline, vehicle (DMSO), Curcuma longa ethanol extract (10mg/kg and 50mg/Kg.) The histone deacetylase (HDAC) activity was measured 2 and 18 hours after administration, using specific ELISA kit. The three-way ANOVA showed a time effect (F(1,71)=4.238,p=0.044) after the administration of Curcuma longa ethanol extract and an age effect in hippocampus (F(1,71)=10.430,p=0.002), that is, 20-months Wistar rats presented a higher HDAC activity when compared to 3-months Wistar rats. In frontal cortex, the three-way ANOVA showed an age effect (F(1,75)=4.438,p=0.039) and an interaction between age and time (F(1,75)=1.765,p=0.001). In both structures, there was no effect of Curcuma longa extract administration. Our results show that the activity of histone deacetylase was increased in both structures of 20-months Wistar rats, suggesting that in the brain aging process it occurs a reduction in histone acetylation, which can reduce gene transcription. Furthermore, as there was a time effect on the levels of HDAC activity in both analyzed structures, the HDAC activity may be influenced by the circadian rhythm. The HDAC activity was higher in 18 – hour period (corresponding to the morning period) as compared to 2 - hour period (corresponding to the afternoon period). This finding may be related to chronobiology, in which the circadian organization allows the body to maintain homeostasis in response to daily changes arising from the external environment and the body itself. It is important to highlight that Wistar rats are nocturnal creatures, having the morning as the beginning of the sleep period. So, they can present a reduction in acetylation and a consequent reduction in gene expression during this period.

La réalisation de revêtements fins, solides et isolants dans le domaine ultrasonore,contenant de petites particules poreuses, représente le challenge de ces travaux. Plusieurs points sont déterminants pour arriver à cet objectif final. Tout d’abord, il faut trouver le matériau adéquat pour les particules poreuses, notre choix s’est porté sur un polymère mou, le PEG-DA. Une fois le matériau choisi, il faut déterminer une voie de synthèse pour en faire un matériau poreux, une technique par photopolymérisation UV etpar dissolution d’un porogène sacrificiel (CaCO3) a été utilisée. Ensuite, la microfluidiquenous a permis de réaliser des microparticules de ce polymère poreux de tailles contrôlées et monodisperses. La dernière étape consiste à disperser ces particules dans une matrice pour en faire un revêtement. Les mesures acoustiques ont montré une bonne atténuation du PEG-DA dans les ultrasons.Par ailleurs, ces travaux ont permis d’étudier la photopolymérisation frontale de milieux transparents et très diffusants, et de présenter une méthode à partir de simulations Monte-Carlo pour décrire les profils de conversion du polymère en fonction de l’intensité initiale et de l’épaisseur traversée. D’autres études se sont focalisées sur le séchage d’hydrogels de PEG-DA et sur la dissolution de CaCO3 à travers ces mêmes hydrogels. Un modèle physique décrivant la compétition entre cinétique de dissolution et diffusion de l’acide a été proposé. / The fabrication of thin, solid and insulating coatings containing small porous particles is the major challenge of these works. Several key points need to be raised to succeed. First, a good material for the particles has to be found, we chose a soft polymer, PEG-DA. Then, the choice of the synthesis routine to make porous polymers is crucial. A technique using UV photopolymerization and dissolution of sacrificial porogen (CaCO$_3$) will be used. Next, we will decide to make porous particles by microfluidics to obtain well controlled sizes and good monodispersity. The last step will be about the dispersion of those particles in a matrix to create coatings. Acoustics measurements will show the acoustic response of PEG-DA in ultrasounds. Moreover, this work will also permit us to study the frontal photopolymerization of transparent and scattering media and to present a method with Monte-Carlo simulations to describe conversion profiles of polymer as a function of intensity and path length. Other studies will present drying of PEG-DA hydrogels and dissolution of CaCO$_3$ through those hydrogels. A physical model will be proposed to describe the competition between kinetics and acid diffusion.

Ce mémoire présente une exploration des polymères à empreintes moléculaires (MIP) comme outils d’une libération contrôlée de bioactifs olfactifs ou pour le criblage/préselection de composés à activité antivirales ou anti-tumorales sur le site actif d’une enzyme. La première partie est une étude de la complexation de la vanilline sur des billes polymériques sphériques en vue d’une libération contrôlée (pH, salinité, …). Ces études portent sur les caractéristiques de l'absorption et la libération de la molécule d'intérêt dans le milieu aqueux sur les microsphères fonctionnalisées fourni par Merck ESTAPOR® Microsphères. Nous avons ensuite synthétisé divers MIP de vanilline au format monolithique. Plusieurs stratégies d’impression ont été étudiées: non covalente, covalente et semi-covalente. La composition du MIP préparé dans chaque approche a été optimisée pour obtenir les meilleures propriétés et performances. L'affinité, la sélectivité et la capacité du MIP ont été déterminées. Les MIPs ont été évalués par extraction en phase solide (SPE) d'analogues structuraux de la vanilline dans des échantillons naturels (extrait de vanille, vin). La deuxième partie de ce mémoire concerne l’évaluation de MIPs de l’adénosine 5’-monophosphate (AMP) Le polymère a été préparé par une approche non-covalente et son efficacité de recapture a été caractérisée par analyse frontale (FA). L’analyse frontale est une technique qui permet de discriminer des interactions spécifiques des non spécifiques et de comprendre les mécanismes de liaison dans des cavités spécifiques. / This thesis report presents the exploration of molecularly imprinted polymers (MIP) for the application in controlled release and targeting antivirus and anticancer drugs. The first part of this study describes the imprinting of vanillin as a monolith. Several strategies were studied: non-covalent, covalent and semi-covalent. The composition of the MIP prepared in each approach was optimized to obtain the best properties and performance. The affinity, selectivity and capacity of MIP were determined. MIPs were evaluated in solid-phase extraction (SPE) of structural analogues in natural samples (vanilla extract, wine). We also present the study of the exploration of spherical beads as potential tools for the controlled release of vanillin. These studies concern the characteristics of uptake and release of the molecule of interest in the aqueous medium on functionalised microspheres supplied by Merck ESTAPOR Microspheres®. The second part of this thesis is devoted to studies on the evaluation of MIP of adenosine 5'-monophosphate (AMP). The polymer was prepared in non-covalent approach and efficiency of binding was characterised using frontal analysis (FA). FA is a useful technique that allows discriminate specific and nonspecific interactions and to understand the binding mechanisms in specific cavities.

O comportamento estrutural de veículos de transporte coletivo, quando submetido a eventos de impacto, é de grande relevância na engenharia automobilística, pois principalmente o ônibus, vem se tornando um dos meios de transporte de elevada importância, sendo que seu uso vem aumentando a cada ano. No entanto, as estruturas de ônibus que circulam nas estradas brasileiras não são capazes de resistir, sem causar danos aos passageiros, a eventos de impacto em acidentes, o que pode ser verificado em pesquisas divulgadas pela Agência Nacional de Transportes Terrestres (ANTT) em 2007, que mostra a evolução de acidentes e vítimas envolvendo ônibus, que cada ano aumentam consideravelmente. Neste contexto, pretende-se desenvolver um absorvedor de impacto que aumente a capacidade de absorção da energia de impacto e evite a invasão da região de sobrevivência dos passageiros, e desta forma diminuindo o número de vítimas em acidentes. Serão abordados neste trabalho eventos de impacto semi-frontal, justificado pela gravidade dos acidentes desse tipo nas estradas, sendo este o tipo de acidente que deixa um maior número de vítimas, pois geralmente parte da estrutura lateral do ônibus é removida, expondo os passageiros no período de impacto. Esse efeito é conhecido como “Efeito Abridor de Latas”. O modelo numérico deste trabalho será formado por elementos unifilares, sendo a estrutura do ônibus formada por vigas flexíveis e/ ou rígidas, unidas através de juntas não lineares rotacionais e translacionais. A rigidez de cada junta não linear é obtida a partir de métodos analíticos que descrevem o comportamento do tubo de parede fina quando submetido a impacto. / The structural behavior of transportation vehicles when subjected to events of impact is of great relevance in automotive engineering, mainly because the bus has become a highly important alternative means of transportation, and its use is increasing every year. However, the structures of the buses circulating on Brazilian roads are not able to withstand strong impact, without causing passengers’ injury in events where accidents occur, which can be shown in surveys released by the National Transport Agency (ANTT) in 2007, presenting that the great incidence of accidents with victims involving buses is increasing considerably every year. In this context, the development of an impact absorber that had the capability to increase the impact energy absorption and prevent the invasion of part of bus on the region where passengers are located (reducing the number of fatalities in accidents) are the objectives of this work. In this work, a semi-frontal impact will be presented and studied due to the severity of such accident, as the side of the bus structure is removed, exposing the passengers during the impact. This is the effect known as “Can opener effect”. The numerical model of this study will consist of a single-wire element, with a bus structure formed by flexible and/or rigid beams joined by nonlinear rotational and translational joints. The rigidity of each nonlinear joint is obtained by analytical methods describing the behavior of a thin-walled tube subjected to an impact force.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The meteorological systems modulate the behavior of rainfall and temperature on large regions and must be correctly simulated by the climate models. The representation of these events should be good for the reliability model to be higher. This research therefore has the primary aim of examining how atmospheric blocks and frontal systems are being detected. Was used for this, the model of the British Center, HadGEM2-ES (Hadley Centre Global Environment Model version 2 Earth System) in two climate change scenarios, RCP4.5 and RCP8.5 in the future (2020-2049) projections series, comparing them with series of reference for the past 30 years (1975-2004). The results will be validated from those already found by other studies. For the blocks, the detection method proposed by Pelly e Hoskins (2003), in which find meridionaly anomalous variations of potential temperature in the dynamical tropopause. Frontal systems were found by frontogenetic function first proposed by Petterssen (1956). Moreover, the study of changes in rainfall, simulated by RegCM4 (Regional Climate Model version 4) model for the South and Southeast regions of Brazil is made. The main results show that there good agreement between the annual cycle and positioning of both systems by the model on past. There is a reduction of blocking systems on Central Pacific (170.0◦W-120◦W) and increased over the same region of the Southeast Pacific (117.5◦W-80◦W) and the Southwest Atlantic (77.5◦W-40◦W) in both future scenarios. The frontal systems, which also show a good agreement in the reference series, have a tendency to increase the frequency in the two studied regions. Likewise the accumulated rainfall simulated on RegCM4 indicating to be more significant in summer, fall and spring seasons and behavior similar to that reported previously for the winter months. / A atuação de sistemas meteorológicos modula o comportamento das chuvas e da temperatura de grandes regiões, devendo ser corretamente simulados pelos modelos climáticos. A representação dos sistemas deve ser consideravelmente boa para que a confiabilidade no modelo seja mais alta. Esta pesquisa, portanto, tem o principal objetivo de analisar como bloqueios atmosféricos e sistemas frontais estão sendo reproduzidos por estes modelos. Foi utilizado para isso, o modelo do centro britânico, o HadGEM2-ES (Hadley Centre Global Environment Model version 2 Earth System) em dois cenários de mudança climática, o RCP4.5 e o RCP8.5, em séries de projeções futuras (2020-2049), comparando-os com uma série de referência de 30 anos para o passado (1975-2004). Os resultados encontrados serão validados a partir daqueles já encontrados por outros estudos. Para os bloqueios, o método usado é o proposto por Pelly e Hoskins (2003), em que se buscam variações meridionalmente anômalas de temperatura potencial na tropopausa dinâmica. Já os sistemas frontais foram encontrados através da função frontogenética proposta inicialmente por Petterssen (1956). Além disso, é feito o estudo da alteração no regime de chuvas, simulados pelo modelo RegCM4 (Regional Climate Model version 4) para as regiões Sul e Sudeste do Brasil. Os principais resultados mostram que existe uma boa concordância entre o ciclo anual e o posicionamento de ambos os sistemas pelo modelo no passado. Verifica-se uma redução dos sistemas de bloqueio sobre a região do Pacífico Central (170.0◦W-120◦W) e um aumento dos mesmos sobre a região do Pacífico Sudeste (117.5◦W-80◦W) e do Atlântico Sudoeste (77.5◦W-40◦W) em ambos os cenários futuros. Já os sistemas frontais, que também mostram uma boa concordância na série de referência, possuem uma tendência de aumento em sua frequência nas duas regiões estudadas. Da mesma forma o regime de chuvas simuladas pelo RegCM4 indica acumulados mais significativos nas estações de verão, outono e primavera e um comportamento próximo ao observado para os meses de inverno.

O objetivo desta tese foi estudar o comportamento agressivo de ratas Wistar no período pósparto. Para isto, foram avaliados os efeitos anti-agressivos dos agonistas dos receptores 5- HT1A (8-OH-DPAT) e 5-HT1B (CP-93,129), microinjetados no núcleo dorsal da rafe (DRN) e na região ventro-orbital do córtex pré-frontal (VO PFC), respectivamente. O comportamento agressivo foi analisado, utilizando o protocolo da provocação social e as respostas neuroendócrinas bem como a ativação neuronal nas mesmas regiões citadas acima, através da expressão de c-Fos, também foram estudadas. Nossos resultados mostraram que o 8-OH-DPAT aumentou o comportamento agressivo das fêmeas no período pós-parto, atuando nos autorreceptores somatodendrítcos do DRN, enquanto a ativação dos receptores 5-HT1B na VO PFC, através do CP-93,129 apresentou efeitos anti-agressivos evidenciados pela diminuição da frequência e duração dos comportamentos agressivos de ataque lateral e mordidas no corpo do intruso. Após a submissão das ratas lactantes à provocação social ou ao confronto agressivo, na presença dos seus filhotes, ocorreu uma redução nos níveis plasmáticos de corticosterona e esta resposta também prevaleceu quando ocitocina, prolactina e progesterona foram dosados. Quanto à análise da técnica de imunoistoquímica para a proteína Fos, nossos resultados mostraram que ratas lactantes, submetidas à provocação social e comportamento agressivo, contra um macho intruso, na presença dos filhotes, aumentam a expressão da imunorreatividade à proteína Fos especificamente na região VO do PFC. Por outro lado, não houve alteração na expressão de Fos no DRN após exposição à provocação social ou teste de agressividade. Concluímos que o CP-93,129 quando microinjetado na região VO PFC de ratas provocadas socialmente, no período pós-parto, reduziu o comportamento agressivo maternal, atuando ou nos autorreceptores pré-sinápticos terminais ou nos heterorreceptores pós-sinápticos e que a microinjeção de 8-OH-DPAT no DRN, aumentou o comportamento agressivo de ratas lactantes, através da ativação dos autorreceptores somatodendríticos 5-HT1A. Ratas provocadas e com comportamento agressivo aumentam a expressão de c-Fos no VO PFC, complementando resultados prévios com microinjeção de agonistas 5-HT1B nesta mesma região. Finalmente, a provocação social e o confronto agressivo causaram uma redução significativa dos níveis hormonais em ratas lactantes, mostrando, desta maneira, que a lactação é um fator relevante na caracterização das respostas neuroendócrinas ao estresse. Estes resultados adicionam conhecimento acerca da modulação do comportamento agressivo em ratas Wistar e do protocolo da provocação social como uma ferramenta para estudos em modelos animais de agressividade escalada.