No description available.

L’augmentation de la prévalence des démences est un problème majeur d’intérêt international. À la différence du vieillissement normal, la démence désigne l’affaiblissement progressif de l’ensemble des fonctions intellectuelles : mémoire, attention, jugement, capacité de raisonnement et les perturbations de conduite qui en résultent. Mondialement, on estime que 35,6 millions de personnes sont atteintes de démence et on dénombre 7,7 millions de nouveaux cas chaque année (WHO, 2012). Dans ce contexte, la détection précoce, prédiction et dissociation des différents syndromes démentiels sont d’un intérêt primordial, en particulier à des fins de traitement. Au cours de la dernière décennie, la littérature scientifique a montré, grâce à l’apport des outils de neuroimagerie, une association entre les troubles de la mémoire épisodique observés chez les patients atteints de maladie d’Alzheimer (MA) et l’atrophie hippocampique qu’on retrouve également chez la majorité d’entre eux (Petersen et al., 2000). Toutefois, plusieurs études portant sur la variante sémantique de l’aphasie primaire progressive (vsAPP), anciennement appelée la démence sémantique (Gorno-Tempini et al., 2011), retrouvent un patron d’atrophie semblable à celui retrouvé dans la MA en ce qui concerne l’hippocampe (Chan et al., 2001; Davies, Graham, Xuereb, Williams, & Hodges, 2004; Duval et al., 2012; Galton et al., 2001; Gorno-Tempini et al., 2004; Hornberger & Piguet, 2012; Nestor, Fryer, & Hodges, 2006; Pleizier et al., 2012; Schroeter & Neumann, 2011). Or, au niveau cognitif, ces patients démontrent plutôt une détérioration de la mémoire sémantique et n’ont généralement pas de trouble majeur au niveau de la mémoire épisodique, du moins durant les premières phases de la maladie (Gorno-Tempini et al., 2011). Il s’avère donc primordial de comparer et de préciser nos connaissances par rapport à l’implication de l’hippocampe dans ces deux pathologies afin d’orienter leurs diagnostics cliniques respectifs et de mieux diriger les méthodes d’intervention disponibles. Une étude récente a montré, chez des participants en santé, que des parties différentes de l’hippocampe sont impliquées dans le réseau de la mémoire épisodique comparativement à celui de la mémoire sémantique (La Joie et al., 2014). La partie antérieure de l’hippocampe serait impliquée dans la mémoire sémantique, tandis que la partie postérieure de cette structure serait plutôt associée à la mémoire épisodique. Notre hypothèse générale est donc que des parties différentes de l’hippocampe sont touchées dans les deux maladies en raison de leurs connexions distinctes avec les deux systèmes soutenant la mémoire épisodique et sémantique respectivement, et qu’ainsi la partie antérieure de l’hippocampe est plus touchée dans la vsAPP et la partie postérieure est plus touchée dans la MA. Le premier article de la thèse visait à identifier et comparer le patron d’atrophie cérébrale associé à la vsAPP et la MA à travers une méta-analyse basée sur des études anatomiques antérieures, et à caractériser plus précisément le volume de l’hippocampe sous un axe antéro-postérieur dans les deux maladies. Les résultats de l’étude ont confirmé la signature d’atrophie cérébrale classique observée dans les deux maladies, mais également l’hypothèse que l’hippocampe est touché de façon bilatérale dans la MA et la vsAPP. Par contre, dans la vsAPP, l’atrophie est limitée à la partie antérieure de la structure tandis qu’une atrophie plus globale a été observée dans la MA. De plus, lorsque les deux groupes ont été directement comparés, une atrophie plus prononcée de la partie postérieure a été observée dans le groupe MA versus vsAPP. Le deuxième article de la thèse visait à investiguer l’effet de la vsAPP sur les patrons de connectivité fonctionnelle de l’hippocampe antérieur versus postérieur. Les résultats ont montré deux patrons différents de connectivité fonctionnelle, entre l’hippocampe antérieur versus postérieur et le reste du cerveau, chez les contrôles. De plus, une réduction de la connectivité dans l’hippocampe antérieur a été observée chez le groupe vsAPP, et une connectivité fonctionnelle comparable à celle des contrôles a été trouvée dans l’hippocampe postérieur. Globalement, nos résultats confirment que l’atrophie de l’hippocampe est présente, mais de façon différentielle, dans la MA et la vsAPP. Nos résultats soutiennent également l’hypothèse que les syndromes neurodégénératifs comme la MA et la vsAPP n’impliquent pas seulement des atrophies focales, mais découlent plutôt d’une déconnexion entre diverses régions anatomiques, et que les symptômes cliniques sont causés par cette scission dans les réseaux neuronaux qui supportent des fonctions cognitives comme la mémoire sémantique et épisodique. / The increase in the prevalence of dementia is a major international concern. Unlike normal aging, dementia refers to the progressive weakening of all intellectual functions: memory, attention, judgment, reasoning ability, and the resulting behavioral changes. Globally, it is estimated that 35.6 million people are affected by dementia, and 7.7 million of new cases are reported each year (WHO, 2012). In this context, early detection, prediction and dissociation of these different syndromes are of primary interest, particularly for treatment purposes. Over the past decade, the scientific literature has shown, with the help of neuroimaging tools, an association between the episodic memory impairments observed in patients with Alzheimer's disease (AD) and the hippocampal atrophy found in the majority of these patients (Petersen et al., 2000). However, several studies regarding the semantic variant of primary progressive aphasia (svPPA), previously known as semantic dementia (Gorno- Tempini et al., 2011), find a similar hippocampal atrophy pattern to that found in AD patients (Brambati et al., 2009; Chan et al., 2001; Davies et al., 2004; Desgranges et al., 2007; Galton et al., 2001; Nestor et al., 2006). However, from a cognitive perspective, these patients rather demonstrate a deterioration of semantic memory and do not generally show episodic memory impairments, at least during the beginning of the disease (Gorno-Tempini et al., 2011). It is therefore essential to compare and clarify our knowledge regarding the involvement of the hippocampus in these two pathologies in order to guide their respective clinical diagnoses and available intervention methods. A recent study has shown, in healthy participants, that different parts of the hippocampus are involved in the episodic versus semantic memory networks (La Joie et al., 2014). The anterior part of the hippocampus would be involved in semantic memory, whereas the posterior part of this structure would be associated to episodic memory. Our general hypothesis is that different parts of the hippocampus are affected in both diseases, because of their distinct connections to the two systems supporting episodic and semantic memory, and thus that the anterior part of the hippocampus would be impaired in svPPA whereas the posterior part would be impaired in AD. The first article of the thesis aimed to identify and compare the pattern of cerebral atrophy associated with svPPA and AD through a meta-analysis based on previous anatomical studies, and to further characterize the volume of the hippocampus under an antero-posterior axis in both diseases. The results of the study confirmed the hypothesis that, in addition to the classical signature of cerebral atrophy observed in both diseases, the hippocampus is affected bilaterally in AD and svPPA. In svPPA, however, the atrophy is limited to the anterior part of the structure whereas a more general atrophy was observed in AD. In addition, when both groups were directly compared, a more pronounced posterior atrophy was observed in the AD versus svPPA group. The second article of the thesis aimed to investigate the impact of AD and svPPA on the functional connectivity patterns of the anterior versus posterior hippocampus. The results showed two different patterns of functional connectivity, between the anterior and posterior hippocampus and the rest of the brain, in controls. A reduction in functional connectivity in the anterior hippocampus was observed in svPPA, whereas a comparable functional connectivity pattern to that of controls was observed in the posterior hippocampus. Overall, our results confirm that atrophy of the hippocampus is present, but affects different parts of the structure, in both diseases. Our results also support the hypothesis that neurodegenerative syndromes such as AD and svPPA do not only implicate focal atrophies, but rather derive from a disconnection between various anatomical regions, and that clinical symptoms are caused by this rupture in the neural networks supporting cognitive functions such as semantic and episodic memory.

Nombre de personnes âgées, a placé le vieillissement cérébral et ses pathologies associées dans lesdéfis majeurs de ce début de XXIème siècle. Ce travail de thèse consiste à étudier et quantifierl’impact de la consommation de cigarette sur le vieillissement morphologique cérébral au seind’une grande cohorte de volontaires sains, celle de l’étude 3 Cités. Nous nous sommes attachés àévaluer et comparer son impact, par rapport à d’autres facteurs accélérant le vieillissementcérébral, dans des études transversales et longitudinales. Il en ressort que le tabac à un effet,principalement global, plus important que les facteurs de risque cardiovasculaires inclus dans cetteétude, et de même ampleur que celui de l’âge. Nous montrons que cet effet est arrêté avec laconsommation, montrant qu’une prévention chez les personnes âgés pourrait s’avérer d’un bénéficemajeur pour la société. De plus, les analyses ont été réalisées en séparant les femmes et leshommes dans nos analyses. Cela nous a permit de mettre en évidence une influence différentiellede la consommation de tabac sur le vieillissement cérébral dans les deux sexes.Néanmoins, les résultats présentés ont pour la plupart jamais été montrés et cela demande laréplication de l’étude dans une autre population / The increase in life expectancy seen during the XXth century, followed by an increase in theproportion of elderly, placed the study of brain aging and of its accompanying diseases in thespotlight. This thesis had for goal the study and quantification of the impact of tobaccoconsumption on brain morphological aging in a large cohort of elderly subjects from the Three CitiesStudy. We focused to evaluate and compare its impact, in comparison with other factors known toinfluence brain aging, in longitudinals and cross-sectionals studies. We show that tobacco smokinghas an effect, mainly global, more important than the others cardiovascular risk factors included inthis study and as important as the effect of age. Also, we have found that this effect stops with theconsumption, showing that prevention among the elderly population might be of major interest forsociety. Moreover, analysis have been conducted in men and women separately, allowing us to finddifferential effects of tobacco consumption on the brain morphological aging in the two sexes.

La locomotion spontanée a une forte influence sur l’état du réseau hippocampique et joue un rôle crucial lors de l’intégration de l'information spatiale. Différents états d'attention ou de comportement au cours de l'éveil peuvent modifier la réponse des neurones aux stimuli sensoriels ainsi que les performances dans les tâches associées. Au cours du mouvement (mov.) le potentiel de champ local de l’hippocampe est caractérisé par des oscillations de fréquence thêta et les cellules pyramidales (CPs) présentent une décharge spécifique à la localisation de l'animal dans un environnement donné. Cependant, les déterminants intracellulaires liés à l'activation des cellules pyramidales de CA1 pendant du mov. sont peu connus. Dans ce travail de thèse, nous avons enregistré le potentiel de membrane (Vm) des CPs de CA1 chez des souris qui alternaient spontanément entre des périodes de mov. et des périodes d’immobilité lors d’une tâche de navigation spatiale virtuelle. Nous avons trouvé une modulation opposée du Vm entre les CPs de CA1 qui déchargeaient de manière régulière par rapport à celles qui déchargeaient en bouffées de potentiels d’action. Les cellules qui déchargeaient de manière régulière étaient plus dépolarisées et déchargeaient plus pendant le mov.comparé à l’immobilité. Les cellules déchargeant en bouffées de potentiels d’action, préférentiellement inhibées pendant les sharp wave-ripples, étaient hyperpolarisées de façon dépendante à la vitesse pendant le mov.. Cette inhibition dépendante de la vitesse pourrait permettre d’augmenter le rapport signal sur bruit afin de coder l’information spatiale de manière plus efficace pendant le mov.. / Spontaneous locomotion strongly influences the state of the hippocampal network and is critically important for spatial information coding. In neocortex, different attentional or behavioral states during arousal can modify neurons responses to sensorial stimuli and associated task performance. During locomotion, the local field potential of the hippocampus is characterized by theta frequency oscillations (5-12 Hz) and the pyramidal neurons present a specific discharge to the localization of the animal in environments. However, the intracellular determinants of CA1 pyramidal cells activation during locomotion are poorly understood. Here we recorded the membrane potential of CA1 pyramidal cells (PCs) while non-overtrained mice spontaneously alternated between periods of movement and immobility during a virtual spatial navigation task. We found opposite membrane polarization between bursting and regular firing CA1 PCs during movement. Regular firing CA1 PCs were more depolarized and fired at higher frequency during movement compared to immobility while bursting CA1 PCs, preferentially inhibited during sharp wave ripples, were hyperpolarized during movement in a speed dependent manner. This speed-dependent suppression of a subpopulation of CA1 PCs could enhance signal to noise ratio for efficient spatial coding during locomotion.

L’adversité précoce présente une variété de conséquences nuisibles d’ordre cognitif, émotionnel, comportemental ou reliées à la santé. Plusieurs formes d’adversité durant l’enfance peuvent perturber le développement et générer du stress. L’adversité précoce est associée à de moindres volumes hippocampiques, ce qui pourrait être expliqué par l’effet neurotoxique de taux élevés de glucocorticoïdes générés par du stress chronique et l’influence d’expériences précoces et aversives. Les stratégies de navigation représentent la méthode selon laquelle un individu navigue dans l’environnement. En explorant un nouvel environnement, on peut choisir d’utiliser une stratégie spatiale dépendant de l’hippocampe basée sur une carte cognitive ou une stratégie réponse dépendant du noyau caudé basée sur une succession de virages. Nous voulions vérifier s’il existe une association entre les stratégies de navigation et l’adversité familiale précoce. Nous avons donc supposé que les individus utilisant une stratégie spatiale durant le Labyrinthe Virtuel 4/8 (une tâche de navigation à double solution) obtiendraient des scores d’adversité familiale précoce plus faibles que ceux employant une stratégie réponse. Nous supposions aussi que les enfants ayant des scores d’adversité familiale plus élevés présenteraient une performance de mémoire réduite comparativement à ceux aux scores plus faibles. Nous avons observé que les enfants avec un score élevé d’adversité familiale avaient une performance de mémoire réduite dans le Labyrinthe Virtuel 4/8 lorsque comparés au groupe à faible score. Cela soutient que la mémoire serait négativement affectée par l’adversité familiale vécue précocement. Cela suggère aussi l’existence potentielle d’une interaction plus complexe entre l’adversité précoce et les systèmes de mémoire. / Experiencing early adversity presents many varied detrimental consequences, whether they be cognitive, emotional, behavioral or health related. Various forms of adverse manifestations can perturb a child’s development and generate stress. Early adversity shows a lot of associations with lesser hippocampal volumes, which could be explained by the neurotoxic effect of elevated glucocorticoid levels due to chronic stress and the influence of adverse experience at an early age. Navigation strategies represent an individual’s method to navigate in an environment. When exploring a new environment, they may choose to use a hippocampus-dependent spatial strategy, which relies on a cognitive map, or a caudate nucleus-dependent response strategy based on a succession of turns. We wanted to verify if there was an association between navigation strategies and early family adversity. We hypothesised that individuals who use a spatial strategy on the 4/8 Virtual Maze (a dual-solution navigation task) would have a lesser cumulative score of early family adversity. It was also supposed that our group with a high risk of family adversity would manifest a reduced memory performance. We found that our group with a high risk of family adversity had shown reduced memory performance in the 4/8 Virtual Maze when compared to the low-risk group. This supported our initial supposition that memory would be affected by family adversity during early childhood. Our findings support the detrimental effect of early family adversity on memory performance. This also suggests the lingering of a more complex interaction between early adversity and the memory systems.

Les données accumulées au cours des deux dernières décennies ont montré que l’astrocyte joue un rôle clé dans la régulation de la transmission synaptique. Cela est dû à sa capacité à détecter, via des récepteurs, et réguler, via la libération de gliotransmetteurs, la transmission synaptique. Cependant, les astrocytes deviennent réactifs dans des conditions pathologiques comme la maladie d’Alzheimer et la régulation de l’activité neuronale par ces cellules est susceptible d’être altérée.L'objectif principal de cette thèse est d'étudier le rôle de l‘astrocyte en tant qu'intégrateur et modulateur de la transmission synaptique dans des conditions physiologique et pathologique.Premièrement, nous avons montré qu’un astrocyte est capable de détecter et d’augmenter la transmission synaptique de base au niveau d’une synapse chez des rats jeunes. On ignore si cette régulation est toujours présente chez les adultes et si elle est affectée par l'activité synaptique des synapses voisines présentes dans le même domaine astrocytaire. En utilisant l’imagerie STED et des enregistrements électrophysiologiques sur des tranches d’hippocampes de rats adultes, nous montrons ici que la voie de régulation décrite précédemment est également présente chez les adultes. En effet, les astrocytes détectent la transmission glutamatergique de base au niveau de synapses individuelles par le biais des mGluR5 et l’augmente en libérant des purines qui activent les récepteurs présynaptiques A2A. Plus important encore, nos données suggèrent fortement qu'un astrocyte est capable d'adapter sa régulation de la transmission glutamatergique en fonction du nombre de synapses activées dans son domaine. Lorsque le nombre d’afférences activées est faible, les astrocytes facilitent l'efficacité synaptique par un mécanisme dépendant des purines. Fait intéressant, ce processus n’est plus présent lorsqu’un plus grand nombre d’afférences est activé, ce qui suggère que les astrocytes sont capables d’intégrer différemment les informations entrantes et d’adapter leur réponse en termes de libération de purine.Deuxièmement, des études sur des modèles de la maladie d’Alzheimer ont rapporté que plusieurs fonctions astrocytaires, comme leur capacité à réguler la transmission synaptique, étaient perturbées. Cependant, la contribution de la réactivité astrocytaire dans cette pathologie reste méconnue et débattue du fait que les modifications rapportées dans ces études peuvent être bénéfiques et/ou néfastes pour les neurones. En effet, les astrocytes réactifs présentent une hétérogénéité morphologique, moléculaire et fonctionnelle qui peut expliquer leurs effets controversés dans cette pathologie. Pour comprendre comment la réactivité astrocytaire contribue à la maladie d'Alzheimer et trouver des voies thérapeutiques, il est essentiel de développer une nouvelle stratégie qui module efficacement tous les types d'astrocytes réactifs. Ici, nous avons utilisé des approches in vivo visant spécifiquement les astrocytes et identifié la voie JAK2/STAT3, comme étant nécessaire et suffisante pour l'induction et le maintien de la réactivité astrocytaire. La modulation de cette cascade par approche virale contrôle efficacement plusieurs caractéristiques morphologiques et moléculaires de la réactivité. De plus, son inhibition chez des modèles murins de la maladie d'Alzheimer améliore des caractéristiques pathologiques clés en réduisant les dépôts amyloïdes et en améliorant l'apprentissage spatial. En combinant l’approche virale avec des enregistrements électrophysiologiques, notre équipe a montré que réduire la réactivité astrocytaire en inhibant la voie JAK2/STAT3 rétablit les déficits de transmission synaptique et de plasticité observés chez un modèle 3xTg de la maladie d'Alzheimer. En conclusion, la cascade JAK2/STAT3 est un régulateur principal de la réactivité astrocytaire in vivo. Son inhibition offre de nouvelles opportunités thérapeutiques pour la maladie d'Alzheimer. / Data accumulated over the two last decades have demonstrated that astrocytes play key roles in the regulation of synaptic transmission and plasticity. This is due to their capability to detect and regulate synaptic transmission by expressing receptors and releasing gliotransmitters, respectively. However, astrocytes become reactive in pathological condition such as Alzheimer’s disease, and neuronal activity regulation by these glial cells is likely to be altered.The main objective of this thesis is to study the role of astrocytes as integrators and modulators of synaptic transmission under both physiological and pathological conditions.First, we have shown that a single astrocyte is able to detect and in turn up-regulate basal synaptic transmission at individual synapses in juvenile rats. Whether this upregulation is still present in adults and whether it is affected by the synaptic activity occurring at neighboring synapses present within the same astroglial domain is unknown. Using STED imaging on fixed tissue and electrophysiological recordings on acute hippocampal slices of adult male rats we here show that the upregulation pathway previously described in juvenile rats is also present in adults. Indeed, as in juvenile, astrocytes detect basal glutamatergic transmission at individual synapses through mGluR5 and in turn upregulate it by releasing purines and activating presynaptic A2A receptors. More importantly, our data suggest strongly that an individual astrocyte is able to adapt its purine-mediated regulation of glutamatergic transmission as a function of the number of synapses activated in its domain. When the number of afferent inputs activated is small, astrocytes facilitate synaptic efficacy through a purine-mediated process. Interestingly, this process is no longer present when a higher number of afferences is activated, suggesting the astrocytes integrate the incoming information and adapt its response in terms of purine release.Second, studies on Alzheimer’s disease models have reported changes in several astrocyte functions such as its ability to regulate synaptic transmission. However, the contribution of astrocytic reactivity in this pathology remains largely unknown and debated as the reported changes in these studies can have beneficial, deleterious or even mixed effects on neurons. Indeed, reactive astrocytes display a morphological, molecular and functional heterogeneity that could explain their controversial effects in this pathology. To understand how astrocyte reactivity contributes to Alzheimer's disease and to find therapeutic pathways, it is crucial to develop a new strategy that efficiently modulates all types of reactive astrocytes. Here, we used cell type-specific approaches in vivo and identified the JAK2/STAT3 pathway, as necessary and sufficient for the induction and maintenance of astrocyte reactivity. Modulation of this cascade by viral gene transfer in mouse astrocytes efficiently controlled several morphological and molecular features of reactivity. Inhibition of this pathway in mouse models of Alzheimer's disease improved key pathological hallmarks by reducing amyloid deposition and improving spatial learning. Combining this viral gene transfer with electrophysiological recordings, we specifically showed in our lab that reducing astrocyte reactivity by inhibiting JAK2/STAT3 cascade in astrocytes restores synaptic transmission and plasticity deficits observed in a 3xTg mouse model of Alzheimer's disease. In conclusion, the JAK2/STAT3 cascade operates as a master regulator of astrocyte reactivity in vivo. Its inhibition offers new therapeutic opportunities for Alzheimer's disease.

Dans ce travail de thèse, j'ai cherché à comprendre les mécanismes de contrôle des fonctions mnésiques par Rxrγ ainsi que l’implication potentielle de la signalisation dopaminergique dans ces mécanismes. Dans ce cadre, j'ai focalisé mon étude sur les fonctions hippocampiques à différent niveaux. J'ai cherché (1) à identifier les populations cellulaires de l'hippocampe exprimant Rxrγ en utilisant des techniques histologiques(immunohistochimie, hybridation in situ) afin de pouvoir (2) étudier les fonctions électrophysiologiques de ces cellules en utilisant la technique du patch-clamp. Pour comprendre le rôle de Rxrγ dans le contrôle des fonctions autonomes de ces cellules et les conséquences sur le réseau neuronal environnant, j’ai étudié les effets de la perte de fonction chez les souris Rxrγ/.Étant donné que différentes sous régions de l'hippocampe sont impliquées dans différents processus mnésiques, et que notamment le gyrus denté a été associé au processus de pattern separation (Leutgeb et al., 2007), j'ai également (3) cherché à préciser les fonctions mnésiques qui dépendent de l'activité de Rxrγ en réalisant des analyses comportementales chez les souris Rxrγ/. Etant donné que Rxrγ possède une activité transcriptionnelle, entre autre sur le gène du récepteur D2 à la dopamine (Drd2) (Samad et al., 1997), j'ai également (4) étudié la signalisation dopaminergique dans l’hippocampe chez les souris sauvages et les mutants nuls Rxrγ/. Enfin, afin de démontrer la spécificité neuroanatomique et homéostatique du contrôle exercé par Rxrγ sur la mémoire,j’ai procédé à (5) l’inactivation spécifique de Rxrγ dans les hippocampes de souris floxées pour ce gène, au moyen d’un virus AAV exprimant la recombinase Cre. / The present thesis work is an attempt to understand the mechanisms of Rxrγ control of memory functions, as well as the potential involvement of dopaminergic signaling in these mecanisms. In this context, I focused my research on hippocampal functions at several distinct levels. The first part of my work (1) aimed at defining the hippocampal cell populations expressing Rxrγ using various histological techniques (immunohistochemistry, in situhybridization) in order to (2) study the electrophysiological functions of these cells using invitro patch-clamp.To identify the role of Rxrγ in the control of cell autonomous functions, as well as the consequences on the surrounding network, I have studied the effects of its loss of function in Rxrγ/mice.As the different subregions of the hippocampus are implicated indistinct aspects of learning and memory, and in particular the dentate gyrus being associated with pattern separation (Leutgeb et al., 2007), I have also tried to dissect the mnemonic processes that rely on Rxrγ activity by performing behavioral analyses of Rxrγ/mice. Considering the transcriptional activities of Rxrγ on Drd2, I have also (4) studied dopaminergic signaling in the hippocampus of wild type and Rxrγ null mutant mice. Finally, to demonstrate the neuroanatomical and homeostatic specificity of Rxrγ control on memory, I performed (5) specific inactivations of Rxrγ in hippocampi of conditional mutant mice that possessed floxed Rxrγ, using AAV vectors expressing recombinase Cre.

Lorsqu'ils naviguent dans un nouvel environnement, les individus peuvent mémoriser différents emplacements en utilisant une stratégie dépendante de l'hippocampe (apprentissage de la relation entre différents points de repère) ou une stratégie qui recrute le noyau caudé (utilisation d'une association stimulus-réponse rigide). Le noyau caudé fait partie du système de récompense et soutient l'apprentissage procédural et la formation d'habitudes. Des travaux antérieurs de notre laboratoire ont montré que les jeunes adultes en santé qui utilisent le système de mémoire dépendant du noyau caudé consomment plus de substances addictives et démontrent davantage de comportements de prise de risque. De plus, une faible mémoire dépendante de l’hippocampe est associée à une plus faible intégrité hippocampique, qui est à son tour associée à des troubles psychiatriques tels que la dépression. Il reste cependant à déterminer si la performance de mémoire pendant l'enfance est associée à des niveaux plus élevés de consommation de substances, des symptômes dépressifs et des troubles externalisés plus tard dans la vie. Nous avons découvert qu'une plus faible performance de mémoire dépendante de l'hippocampe à l'âge de 8 ans était associée à davantage de symptômes dépressifs à l'adolescence. De plus, des performances plus faibles d'apprentissage spatial à l'âge de 8 ans étaient associées à une consommation accrue de cigarettes et à des troubles externalisés à l'adolescence. Ces résultats suggèrent que la performance de mémoire à l'enfance, qui reflète l'intégrité des systèmes de mémoire et la sensibilité à la récompense, pourrait avoir une certaine valeur prédictive dans la détermination de futurs comportements inadaptés à l'adolescence. / When navigating in a novel environment, people can memorize spatial locations using a hippocampus-dependent strategy (learning the relationship between landmarks) or a strategy that recruits the caudate nucleus (using a rigid stimulus-response pattern). The caudate nucleus forms a part of the reward system and supports procedural learning and the formation of habits. Previous work from our lab has shown that healthy young adults who use caudate nucleus-dependent memory to solve a radial arm maze consume higher levels of addictive substances and display more risk-taking behavior. Furthermore, lower hippocampal integrity, which is associated with lower hippocampus-dependent memory, has been linked to psychiatric illnesses such as depression. It, however, remains to be determined if memory performance during childhood is associated with the development of higher levels of substance use and externalizing problems later in life, as well as depressive symptoms. We found that lower hippocampus-dependent memory at age 8 was associated with more depressive symptoms in adolescence. Furthermore, lower rates of spatial learning at age 8 was associated with increased use of cigarettes and externalizing problems in adolescence. These results suggest that memory performance in childhood, reflecting the integrity of memory systems and reward sensitivity, might have some predictive value in determining future maladaptive behaviors in adolescence.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 février 2024) / La maladie d'Alzheimer (AD) est la forme de démence la plus commune. Au Canada, plus de 600 000 personnes souffrent actuellement de démence et 60 à 80% d'entre elles sont atteintes de l'AD. L'AD est caractérisée par une grande variété de symptômes incluant la perte progressive de la mémoire, les troubles du langage et les déficits en navigation spatiale. Les méthodes diagnostics présentement utilisées reposent sur l'identification de ces symptômes en milieu clinique, notamment par l'utilisation de tests standardisés pour évaluer les capacités cognitives des patients. Toutefois, il est maintenant évident que la neuropathogenèse de l'AD est déjà bien avancée lorsque les symptômes deviennent apparents. Le développement de traitements efficaces requiert un diagnostic plus précoce et la compréhension des mécanismes en jeu aux premiers stades de la maladie. L'un des premiers processus pathophysiologiques observé dans les études réalisées chez les humains atteints de l'AD ou les modèles animaux est l'hyperactivité neuronale dans l'hippocampe (HC). Une grande variété d'interneurones GABAergiques (INs) sont impliqués dans la coordination de l'activité neuronale dans les circuits hippocampiques. Les cellules *interneuron-specific* de type 3 (I-S3) coexpriment le peptide vasoactif intestinal (VIP) et la calrétinine et jouent un rôle important dans la formation de la mémoire en contrôlant l'entrée des signaux nerveux dans la région CA1 de l'HC par l'entremise de la désinhibition des cellules excitatrices principales. Il n'est toujours pas connu si, durant la progression de l'AD, l'activité des cellules I-S3 est altérée et si de tels changements peuvent induire les dynamiques pathologiques de la maladie. Dans cette étude, nous adressons cette question en examinant les propriétés des cellules I-S3 et celles des INs qu'elles ciblent - INs de l'oriens/alveus - dans les jeunes souris 3xTg-AD. Le modèle 3xTg-AD est utilisé pour étudier l'AD, alors qu'aux stades avancés, ces souris développent des déficits cognitifs et des neuropathologies similaires à ceux observés chez les patients humains. L'identification de changements dans les propriétés ou l'activité des cellules I-S3 et des INs qu'elles inhibent dans ce modèle pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes en jeu aux stades précoces de l'AD et de guider la recherche pour des nouvelles stratégies thérapeutiques. Nos données indiquent que, malgré une préservation de leur densité et de leur morphologie, les propriétés de décharge des cellules I-S3 montrent des changements significatifs chez les souris 3xTg-AD, associés avec une diminution de l'inhibition dirigée vers les INs de l'O/A. De plus, en utilisant la technique d'imagerie calcique par photométrie à fibre sans-fil, nous observons une augmentation de l'activité des INs de l'O/A durant l'exploration d'objets chez les souris 3xTg-AD. Ces résultats indiquent que l'altération du patron de décharge des cellules I-S3 dans les jeunes souris 3xTg-AD pourrait être responsable de perturbations de l'activité des INs dans la région CA1 de l'HC spécifique à certains comportements. Ultimement, ces changements pourraient affecter les dynamiques des circuits hippocampiques et mener aux premiers symptômes mnémoniques. / Alzheimer's disease (AD) is the most common form of dementia. In Canada, more than 600,000 people currently suffer from dementia, with 60 to 80% of them having AD. AD is characterized by a wide range of symptoms, including progressive memory loss, language impairments, and deficits in spatial navigation. The diagnostic methods currently used rely on identifying these symptoms in a clinical setting, most notably through the use of standardized tests to assess the cognitive abilities of patients. However, it is now evident that the neuropathogenesis of AD is already well advanced when the symptoms begin. The development of effective treatments requires earlier diagnosis and a better understanding of the mechanisms involved during the early stages of the disease. Hippocampal hyperactivity is one of the earliest pathophysiological processes observed in both human patients of AD and animal studies. Various types of GABAergic interneurons (INs) are involved in the coordination of network activity in the hippocampus. The type 3 interneuron-specific (I-S3) cells co-express vasoactive intestinal peptide (VIP) and calretinin, and play an important role in memory formation, as by providing disinhibition to principal excitatory cells, they can gate the inputs arriving to the hippocampal CA1 region. Whether the activity of these cells is altered in AD thereby shaping the pathological network motifs, remains unknown. Here, we address this question by examining the properties of I-S3 cells and their targets - oriens/alveus INs - in young 3xTg-AD mice. The 3xTg-AD model is used to study AD, as at advanced stage, mice display cognitive deficits and neuropathological hallmarks similar to those seen in human patients. The identification of changes in the properties or activity of I-S3 cells and the INs they inhibit could provide a better understanding of the mechanisms at play in the early stages of AD and guide research toward new therapeutic strategies. Our data indicate that whereas the density and morphological characteristics of I-S3 cells in 3xTg-AD mice remain unaltered, the I-S3 firing output can show significant changes. The latter was associated with a decreased inhibitory drive to O/A INs. Furthermore, using wireless fiber photometry calcium imaging in freely behaving mice, we observed an increased CA1 O/A INs activity in 3xTg-AD mice during object exploration. Together, these data indicate that the altered I-S3 cells' firing output in young 3xTg-AD mice may be responsible for a state-dependent altered activity of hippocampal CA1 network and cause further mnemonic dysfunctions.

Plusieurs neuropathologies et le vieillissement normal peuvent affecter le système hippocampique de mémoire. Le conditionnement de trace est une situation expérimentale utilisée pour modéliser les effets d'un dommage hippocampique sur la mémoire. Les données disponibles provenant de ce paradigme sont issues des situations aversives et, jusqu'à tout récemment, aucune étude ou expérience n'avait eu recours au conditionnement de trace appétitif. De plus, il n'existe aucune recension systématique des écrits scientifiques sur les effets de dommages hippocampiques sur le conditionnement de trace appétitif ou aversif. Le but de cette thèse est d'explorer la fonction de l'hippocampe dans le conditionnement appétitif de trace et de faire la synthèse des données sur les situations appétitives et aversives. Un dommage à l'hippocampe nuit à l'acquisition, à l'expression et à la rétention d'une réponse conditionnelle (RC) aversive quand une trace sépare le stimulus conditionnel (SC) du stimulus inconditionnel (SI). Les données empiriques issues des cinq expériences de cette thèse arrivent à des conclusions différentes. En effet, il n'y a aucune différence dans l'acquisition du conditionnement de trace de la réponse de lapement chez des rats contrôles et des rats avec une lésion excitotoxique de l'hippocampe dorsal, de l'hippocampe ventral, ou de tout l'hippocampe. Les expériences subséquentes tentent d'expliquer cette absence de déficit. Elles démontrent que dans un conditionnement de trace appétitif où la trace est plus longue que le SC, comme dans le conditionnement de trace aversif, les rats avec une lésion complète de l'hippocampe acquièrent la RC aussi rapidement que des rats avec une lésion simulée. Dans une autre expérience, la performance de rats lésés à l'hippocampe ne diffère pas de celle de rats contrôles dans un conditionnement de trace appétitif où le SI, et les éléments motivationnels qui lui sont associés, n'apparaissent que dans la cage de conditionnement, comme dans les situations aversives. Les résultats obtenus suggèrent donc que les substrats neuronaux des conditionnements de trace aversif et appétitif sont distincts. Ceci est plausible puisque ces situations d'apprentissage se différencient par plusieurs dimensions, comme les processus motivationnels. Ces différences expliqueraient pourquoi l'hippocampe joue un rôle dans une situation (aversive) et non l'autre (appetitive).