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La sécurité d’attachement joue un rôle significatif dans la gestion du stress. En effet, elle permet à l’enfant de se réguler, tant sur le plan comportemental, émotionnel que physiologique. Le présent mémoire, qui s’inscrit dans une optique de valorisation des données de recherche, vise à investiguer, d’un point de vue longitudinal, le lien entre la sécurité d’attachement et la synchronisation physiologique des mécanismes de stress chez les dyades mère-enfant. En étudiant la réactivité de l’axe hypothalamo-pituito-surrénalien (HPS) qui régule le cortisol, souvent désigné comme l’hormone du stress, cette étude cherche à comprendre les mécanismes d’harmonisation physiologique de la réponse de stress chez les dyades. Les données qui ont servi à ce projet de mémoire proviennent d’une étude longitudinale de 1995 qui portait sur des mères adolescentes. Bien que les résultats des analyses corrélationnelles ne permettent pas d’identifier des différences significatives entre les différents types d’attachement, les résultats des analyses de variances mixtes à mesures répétées suggèrent que chez les dyades mères-enfants, l’harmonisation du cortisol salivaire se développerait de façon significative entre le 9e et 15e mois, et ce, indépendamment du type d’attachement de l’enfant. Ces résultats suggèrent que, dans les contextes de réactivité au stress, l’harmonisation de l’axe HPS des dyades mères-enfants serait un mécanisme physiologique normatif qui se développe à travers le temps. / Attachment security plays a significant role in stress management. Indeed, it allows the child to regulate his behavior, emotions and physiology. The present dissertation, which is part of a research data valuation approach, aims to investigate, from a longitudinal point of view, the link between attachment security and the physiological synchronization of stress mechanisms in mother-child dyads. By studying the reactivity of the hypothalamo-pituitary-adrenal (HPA) axis that regulates cortisol, often referred to as the stress hormone, this study seeks to understand the mechanisms of physiological attunement of the stress response in dyads. The data for this dissertation project came from a 1995 longitudinal study of adolescent mothers. Although the results of the correlational analyses did not identify significant differences between the different types of attachment, the results of the repeated measures analysis of variance using mixed models, suggest that within mother-child dyads, the attunement of salivary cortisol would develop significantly between the 9th and 15th month of age, independently of the child's type of attachment. These results suggest that, in contexts of stress reactivity, the attunement of the HPS axis of mother-infant dyads would be a normative physiological mechanism that develops over time.

Contexte : Bien qu’il ait été proposé que l’exposition à un faible statut socioéconomique (SSE) familial altère l’activité de l’axe hypothalamo-pituito-surrénalien et sa production de l’hormone cortisol, les résultats actuels sont incohérents et suggèrent la présence de facteurs supplémentaires susceptibles de modifier ces associations. Pourtant, peu d’études à ce jour ont adopté une approche développementale sensible au timing, à la stabilité et aux changements au sein du SSE familial lors de l’étude de l’association liant le SSE au cortisol. En outre, peu de travaux empiriques ont évalué si cette association est non linéaire ou si elle est modulée par le soutien social. Enfin, rares sont les études qui ont examiné dans quelle mesure cette association est affectée par les facteurs génétiques et par les processus gène-environnement, notamment à l’adolescence. Objectifs : Ancré dans une perspective de psychopathologie développementale, l’objectif principal de cette thèse est d’examiner les processus gène-environnement impliqués dans les associations entre le SSE et divers indicateurs de sécrétion cortisolaire mesurés à l’adolescence. Cette thèse a également examiné dans quelle mesure ces associations sont affectées par le timing, la chronicité et les changements au sein du SSE familial et sont atténuées par le soutien social. Méthodes : Les participants proviennent de l’Étude des jumeaux nouveau-nés du Québec, un échantillon populationnel de jumeaux recrutés à la naissance. Le SSE familial a été recueilli au cours de la petite enfance (0-5 ans) et à la mi-adolescence (14 ans). Le soutien social a été rapporté par les jumeaux à l’âge de 14 et de 19 ans. Le cortisol diurne (n=569) a été mesuré à l’âge de 14 ans au réveil, 30 minutes plus tard, l’après-midi et le soir pendant quatre jours non consécutifs. Le cortisol capillaire (n=704) a été mesuré à l’âge de 19 ans. Résultats : Cette thèse est composée de trois articles. Les résultats des deux premiers articles indiquent que l’étiologie génétique du cortisol au réveil et capillaire fluctuent au long du continuum du SSE mesuré à la petite enfance. Les formes que prennent ces interactions gène-environnement sont toutefois distinctes pour ces indicateurs. De plus, nos résultats révèlent la présence d’associations uniques entre le SSE familial mesuré à la mi-adolescence et la plupart des indicateurs cortisolaire, soit suivant une relation linéaire, ou non linéaire. Nous avons également trouvé que l’association liant le SSE au cortisol capillaire n’est pas expliquée par une étiologie génétique commune, mais semble refléter les effets de l’environnement partagé par les jumeaux. Enfin, les résultats du troisième article suggèrent que l’effet synergique du SES familial mesuré à la petite enfance et à la mi-adolescence prédisent la sécrétion cortisolaire. De plus, l’association concomitante entre le SSE et le cortisol au réveil est modulée par le soutien social. Conclusions : Collectivement, ces résultats soulignent l’importance d’adopter une approche développementale et génétiquement informative lors de l’étude de l’association liant l’adversité aux systèmes physiologiques de stress. Un tel examen pourrait contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant les disparités socioéconomiques précoces documentées en matière de santé, d’apprentissage et de comportements. / Background: While exposure to lower family socioeconomic status (SES) has been proposed to induce alterations in hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis activity and its production of the hormone cortisol, existing findings are inconsistent and suggest the presence of additional factors that may modify these associations. Yet, few of the past studies have taken a developmental approach sensitive to the timing, stability, and change within family SES when investigating the association between SES and cortisol secretion. Furthermore, little empirical attention has been devoted to assessing the possibility that this association might be nonlinear or is modulated by youth’s perceived availability of social support. Lastly, the extent to which this association is affected by genetic factors as well as gene-environmental interplays has seldom been investigated, particularly in adolescence. Objectives: Rooted in a developmental psychopathology perspective, the present thesis’s main objective is to examine the gene-environment processes implicated in the associations of family SES with multiple indicators of cortisol secretion during adolescence. This thesis also investigated to what extent these associations are affected by the timing, chronicity and change in SES and buffered by perceived social support. Methods: Participants are from the Québec Newborn Twin Study, a population-based sample of twin pairs recruited at birth. Family SES was collected in early childhood (ages 0–5) and mid-adolescence (age 14). Perceived social support was reported by twins at aged 14 and 19. Diurnal cortisol (n=569) was measured at age 14 at awakening, 30 min later, in the afternoon and evening over four non-consecutive days. Hair cortisol (n=704) was measured at age 19. Results: This thesis is comprised of three articles. The results of the first two papers indicate that the genetic etiology of adolescence awakening cortisol and HCC fluctuated along the continuum of early childhood family SES. The patterns of these gene-environment interactions were, however, distinct for these indicators. Furthermore, our results pointed to unique associations between mid-adolescence family SES and most of the diurnal and hair cortisol indicators, either according to a linear or nonlinear function. We also found that the association linking mid-adolescence family SES to HCC is not explained by a common genetic etiology but appears to reflect shared environmental effects. Finally, the results of the third paper revealed that the synergistic effect of early childhood and mid-adolescence SES predicted cortisol secretion. Moreover, the concomitant association between SES and awakening cortisol was found to be modulated by mid-adolescence social support. Conclusions: Collectively, these findings underscore the necessity of espousing a developmental and genetically sensitive approach in studies investigating the impact of adversity on stress physiological systems. Such investigations may pave the way to a fuller understanding of the mechanisms underlying the early roots of socioeconomic disparities in health, learning and behaviours.

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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

Serotonin gilt als Hauptangriffsstelle gängiger Antidepressiva bei schweren Depressionen, wie bspw. selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI), und -Enhancer (SSRE). Es bleibt offen, ob SSRI / E ausschließlich über die Manipulation des Serotoninspiegels wirken, oder ob alternative Signalwege daran beteiligt sind. Ansatzpunkte hierfür sind beispielsweise die neurotrophen Signalwege (spez. Brain derived neurotophic factor, BDNF) oder die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren- (HPA) – Signalwege des Stressachsensystems. Ebenfalls wurde in Nagetiermodellen beobachtet, dass mit der Dysregulation des zentralen Serotoninsystems bei schweren Depressionen, ein Rückgang der Neurogenese im Gyrus dentatus des Hippocampus einhergeht. Ziel dieser Arbeit war, das Zusammenspiel von Serotonin, BDNF, adulter Neurogenese und der Stressachse zu untersuchen. Zentrum der Studien ist ein Mausmodell, mit einer genetischen Depletion des zentralen Serotonin-synthetisierenden Enzyms Tryptophanhydroxylase 2 (sog. Tph2-/- Mäuse). Es wurden die physiologische Reaktionen auf die Behandlung mit gängigen Antidepressiva abhängig von der Abwesenheit von Serotonin untersucht, um mögliche alternative Signalwege aufzeigen zu können. Die bekannte Zunahme der Neurogenese nach SSRI/SSRE-Behandlung wurde in Wildtyptieren beobachtet, während die Therapie in Tph2-/- Mäusen keine direkte kausale Wirkung zeigte. Im Gegensatz dazu waren die BDNF-Spiegel in depressionsrelevanten Hirnregionen in Tph2-/- Mäusen nach SSRI, signifikant verringert. Auch zeigen die Studien eine neurobiologische Relevanz von Serotonin im ZNS, bei den antidepressiven Mechanismen einer Elektrokonvulsiven Krampftherapie. Ebenfalls deuten erhöhte Neurogeneseraten bei lebenslanger Abwesenheit von Serotonin im ZNS, Therapiemethoden-unabhängig, möglicherweise auf eine modulierte Stressreaktion hin. Untersuchungen der Parameter des HPA-Stressachsensystems, wiesen auf einen grundlegend veränderten Stresshormonspiegel in Tph2-/- Mäusen hin. / Serotonin, the "molecule of happiness" is an important target for antidepressants. The mainly prescribed drugs in major depression are selective serotonin re-uptake inhibitors (SSRI); but recently, SSR-enhancer (SSRE) have also attracted clinical attention. However, only a quarter of patients responds to treatment. It needs to be determined, whether SSRI/E act solely via manipulating serotonin levels or whether other pathways are involved, e.g. neurotrophic signaling (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) or the hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA)-axis. Furthermore, in major depression, dysregulation of central serotonin signaling is accompanied with a decline in hippocampal neurogenesis, as has been observed in rodent models. At the center of this thesis is a mouse model deficient in the central serotonin-synthesizing enzyme, tryptophan hydroxylase 2 (Tph2-/- mice). I have investigated physiological responses to antidepressant treatment in the absence of brain serotonin, and the possible role of alternative pathways. I observed the typical increase in neurogenesis upon SSRI treatment in WT mice, while it had no effect in Tph2-/- mice. In contrast, BDNF levels were significantly decreased in Tph2-/- mice after treatment with no effect in WT control mice. Furthermore, my results show a critical role of brain serotonin in the neurobiological effects of electroconvulsive seizure. Surprisingly, in animals lacking central serotonin, increased neurogenesis was observed independently of the treatment. The gathered data indicated an altered stress response; therefore, parameters of the HPA-axis have been studied, indicating a downregulated HPA system in Tph2-/-animals in baseline state, but showed no difference in treatment or feedback control. This thesis gives insight into the mechanisms of antidepressant action and reveals ideas for novel pathways involved in the process that could be used as targets in therapeutic approaches and further research in major depression.