Le maintien de l'homéostasie énergétique est placé sous le contrôle de cytokines qui agissent dans le système nerveux central, notamment au niveau de l'hypothalamus. En particulier, la leptine, cytokine produite par le tissu adipeux, diminue la prise alimentaire et stimule la perte de poids. L'obésité est une épidémie mondiale qui progresse de façon alarmante, notamment chez les enfants et souvent associée à des pathologies sévères et des désordres endocriniens comme la résistance à la leptine ou à l'insuline. Le CNTF (Ciliary Neurotrophic Factor) est une neurocytokine de la même famille que la leptine dont l'un des principaux avantages est qu'il stimule la perte de poids dans les cas de leptino-résistance en activant les mêmes voies de signalisation que la leptine (Benomar et al., 2009). Face à l'épidémie mondiale d'obésité,chez la population adulte comme enfantine, il apparaît nécessaire de décrypter les mécanismes impliqués dans la genèse de la maladie ainsi que les potentiels agents thérapeutiques.L'objectif premier de ce travail de thèse a été de caractériser l'impact d'une alimentation maternelle hyperlipidique (HF) sur les capacités de contrôle de l'homéostasie énergétique chez la descendance. En effet, le concept de " programmation métabolique " propose que des pertubations de l'environnement périnatal puissent influencer durablement la descendance, la rendant plus susceptible de développer une obésité dans un contexte nutrionnellement riche.Des études menées au sein du laboratoire ont montré qu'un régime maternel HF pouvait programmer l'acquisition de la leptino-résistance chez la descendance à l'âge adulte (Ferezou-Viala et al., 2007b). Nous avons donc testé la prédispostion de ces animaux à prendre du poids lorsqu'ils étaient nourris avec un régime hypercalorique (P). Nos données ont montréqu'étonnamment, le régime maternel HF protégeait la descendance contre le gain de poids induite par le régime P, induisait des modifications d'expression des marqueurs de l'homéostasie énergétique dans le foie et l'hypothalamus, ainsi que de profondes réorganisations cytoarchitectoniques dans le noyau arqué. Plus précisément, le régime maternel HF était associé à une réorganisation de la couverture astrocytaire périvasculaire dans le noyau arqué de la descendance qui persistait à l'âge adulte.Dans une seconde partie de la thèse, nous avons étudié les mécanismes d'action du CNTF. En effet, notre équipe a récemment mis en évidence que le CNTF endogène pourrait jouer un rôle dans la régulation de l'homéostasie énergétique. Les niveaux hypothalamiques de cette cytokine, présente dans les astrocytes et les neurones du noyau arqué, augmentent chez les animaux résistant à une alimentation hypercalorique. Cela pourrait suggérer un rôle protecteur du CNTF contre la prise de poids chez certains individus (Vacher et al., 2008). A ce jour, les mécanismes d'action du CNTF restent cependant mal compris car ce dernier ne possède pas de peptide signal et n'est donc pas sécrété selon des mécanismes d'exocytose classiques. Partant du constat que le CNTF et ses sous-unités réceptrices étaient distribuées de façon similaire dans les cellules du noyau arqué, nous avons émis l'hypothèse que le CNTF pourrait exercer une action intracellulaire sur les cellules de cette structure. Dans cette étude nous démontrons que le CNTF peut interagir directement avec ses récepteurs dans le noyau des neurones anorexigènes du noyau arqué, pour réguler leur activité transcriptionnelle. Ces données proposent ainsi un nouveau mécanisme à l'action anorexigène du CNTF

Au Canada, on estime qu'une femme sur neuf développera un cancer du sein et qu'une femme sur vingt-huit en mourra. Les carcinomes mammaires de phénotype basal qui comprennent environ 15 à 25% des cancers envahissants du sein sont des tumeurs malignes ayant un très mauvais pronostic. Dans ce type tumoral, les métastases sont fréquentes et les décès nombreux. La formation des métastases est un processus complexe qui comprend plusieurs étapes; chacune peut être étudiée par des marqueurs spécifiques. Notre hypothèse de recherche est que le carcinome mammaire de phénotype basal possède des caractéristiques spécifiques qui permettent d'expliquer son potentiel métastatique élevé. Six micromatrices tissulaires comprenant un total de 213 tumeurs mammaires ont été confectionnées. L'expression des marqueurs usuels de la métastase et celle de nouveaux marqueurs a été étudiée par des techniques d'immunohistochimie. L'étude comparative de l’expression des marqueurs du potentiel métastatique par les carcinomes mammaires de phénotype basal indique que les protéines Ki-67, EGFR, CD276 et galectine-7 sont étroitement reliées à ce type de cancer. De plus, l'expression du marqueur GATA-3, un marqueur anti-métastatique, fait complètement défaut. Nos résultats confirment que le cancer du sein de phénotype basal possède un plus grand potentiel métastatique que les autres sous-types génétiques et suggèrent que la galectine-7 puisse être impliquée. / In Canada, we estimate that one woman in nine will develop a breast cancer, and one woman in twenty-eight will succumb of her disease. The basal-like breast cancer which represents 15 to 25% of invasive breast cancer, is associated with a poor prognosis. Metastases are the main cause of mortality for patients affected from cancer. Many steps are involved in the metastatic cascade. Each step can be studied using specific markers. Our research hypothesis is that basal-like breast cancer have distinct charactheristics which can explain their higher metastatic potential and poor overall survival. Six tissue microarrays comprising a total of 213 breast tumors were assembled. The relative expression of conventional and putative metastasis related markers was studied using immunohistochemistry. When the expression of metastatic potential markers was evaluated in breast carcinomas, basal-like breast cancer was found to express higher levels of Ki-67, EGFR, CD276 and galectin-7. Furthermore, GATA-3, an antimetastatic protein, was found to be completely absent in basal-cell type breast cancers. Our results confirm that the basal-like breast cancer has a highest metastatic potential than the other molecular subtypes and suggest that galectin-7 may play a role.

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes canadiens et la troisième cause de décès relié au cancer. Lorsque diagnostiqué à un stade précoce de la maladie, le cancer de la prostate est traité de manière curative par chirurgie et radiothérapie. Par contre, les thérapies actuelles ne peuvent éradiquer la maladie lorsqu’elle progresse à des stades avancés. Ces thérapies, comme la chimiothérapie et l’hormonothérapie, demeurent donc palliatives. Il est primordial d’optimiser de nouvelles thérapies visant l’élimination des cellules cancéreuses chez les patients atteints des stades avancés de la maladie. Une de ces nouvelles options thérapeutiques est l’immunothérapie. L’immunothérapie du cancer a fait des progrès considérables durant les dernières années. Cependant, les avancements encourageants obtenus lors d’essais précliniques ne se sont pas encore traduits en des résultats cliniques significatifs. En ce qui concerne le cancer de la prostate, les résultats négligeables suivants des interventions immunothérapeutiques peuvent être causés par le fait que la plupart des études sur le microenvironnement immunologique furent effectuées chez des modèles animaux. De plus la majorité des études sur l’immunologie tumorale humaine furent effectuées chez des patients atteints d’autres cancers, tels que le mélanome, et non chez les patients atteints du cancer de la prostate. Donc, le but central de cette thèse de doctorat est d’étudier le microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate afin de mieux définir les impacts de la tumeur sur le développement de la réponse immunitaire antitumorale. Pour réaliser ce projet, nous avons établi deux principaux objectifs de travail : (i) la caractérisation précise des populations des cellules immunitaires infiltrant la tumeur primaire et les ganglions métastatiques chez les patients atteints du cancer de la prostate; (ii) l’identification et l’étude des mécanismes immunosuppressifs exprimés par les cellules cancéreuses de la prostate. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la progression du cancer de la prostate est associée au développement d’un microenvironnement immunosuppressif qui, en partie, est régulé par la présence des androgènes. L’étude initiale avait comme but la caractérisation du microenvironnement immunologique des ganglions drainant la tumeur chez des patients du cancer de la prostate. Les résultats présentés dans le chapitre III nous a permis de démontrer que les ganglions métastatiques comportent des signes cellulaires et histopathologiques associés à une faible réactivité immunologique. Cette immunosuppression ganglionnaire semble dépendre de la présence des cellules métastatiques puisque des différences immunologiques notables existent entre les ganglions non-métastatiques et métastatiques chez un même patient. La progression du cancer de la prostate semble donc associée au développement d’une immunosuppression affectant les ganglions drainant la tumeur primaire. Par la suite, nous nous sommes intéressés à l’impact de la thérapie par déplétion des androgènes (TDA) sur le microenvironnement immunologique de la tumeur primaire. La TDA est associée à une augmentation marquée de l’inflammation prostatique. De plus, les protocoles d’immunothérapies pour le cancer de la prostate actuellement évalués en phase clinique sont dirigés aux patients hormonoréfractaires ayant subi et échoué la thérapie. Cependant, peu d’information existe sur la nature de l’infiltrat de cellules immunes chez les patients castrés. Il est donc essentiel de connaître la nature de cet infiltrat afin de savoir si celui-ci peut répondre de manière favorable à une intervention immunothérapeutique. Dans le chapitre IV, je présente les résultats sur l’abondance des cellules immunes infiltrant la tumeur primaire suivant la TDA. Chez les patients castrés, les densités de lymphocytes T CD3+ et CD8+ ainsi que des macrophages CD68+ sont plus importantes que chez les patients contrôles. Nous avons également observé une corrélation entre la densité de cellules NK et une diminution du risque de progression de la maladie (rechute biochimique). Inversement, une forte infiltration de macrophages est associée à un plus haut risque de progression. Conjointement, durant cette étude, nous avons développé une nouvelle approche informatisée permettant la standardisation de la quantification de l’infiltrat de cellules immunes dans les échantillons pathologiques. Cette approche facilitera la comparaison d’études indépendantes sur la densité de l’infiltrat immun. Ces résultats nous ont donc permis de confirmer que les effets pro-inflammatoires de la TDA chez les patients du cancer de la prostate ciblaient spécifiquement les lymphocytes T et les macrophages. L’hypothèse intéressante découlant de cette étude est que les androgènes pourraient réguler l’expression de mécanismes immunosuppressifs dans la tumeur primaire. Dans le chapitre V, nous avons donc étudié l’expression de mécanismes immunosuppressifs par les cellules cancéreuses du cancer de la prostate ainsi que leur régulation par les androgènes. Notre analyse démontre que les androgènes augmentent l’expression de molécules à propriétés immunosuppressives telles que l’arginase I et l’arginase II. Cette surexpression dépend de l’activité du récepteur aux androgènes. Chez les patients castrés, l’expression de l’arginase II était diminuée suggérant une régulation androgénique in vivo. Nous avons observé que l’arginase I et l’arginase II participent à la prolifération des cellules du cancer de la prostate ainsi qu’à leur potentiel immunosuppressif. Finalement, nous avons découvert que l’expression de l’interleukin-8 était aussi régulée par les androgènes. De plus, l’interleukin-8, indépendamment des androgènes, augmente l’expression de l’arginase II. Ces résultats confirment que les androgènes participent au développement d’une microenvironnement immunosuppressif dans le cancer de la prostate en régulant l’expression de l’arginase I, l’arginase II et l’interleukin-8. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse témoignent du caractère unique du microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate. Nos travaux ont également permis d’établir de nouvelles techniques basées sur des logiciels d’analyse d’image afin de mieux comprendre le dialogue entre la tumeur et le système immunitaire chez les patients. Approfondir les connaissances sur les mécanismes de régulation du microenvironnement immunologique chez les patients atteint du cancer de la prostate permettra d’optimiser des immunothérapies mieux adaptées à éradiquer cette maladie. / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer in Canadian men and the third cause of cancer related death. When diagnosed at an early stage, prostate cancer can be effectively cured by surgery and radiotherapy. However, current therapies do not eradicate the advanced stages of the disease. Treatment of prostate cancer via chemotherapy or hormonotherapy remains palliative. It is thus essential to optimize novel therapies whose goal is to eliminate tumor cells in patients with advanced prostate cancer. One such approach is immunotherapy. Cancer immunotherapy has made important strides in recent years. The encouraging progress observed in pre-clinical trials has nonetheless not translated to significant results in the clinical setting. Concerning prostate cancer, the limited clinical efficacy of current immunotherapeutic protocols could be explained by the lack of studies directly evaluating the immunological microenvironment in prostate cancer patients and not in animal models or in patients afflicted by other malignancies, such as melanoma. Thus, the fundamental goal of this Ph.D. thesis is to study the immunological microenvironment in prostate cancer patients in order to better understand the impact of the tumor on the development of the anti-tumoral immune response. To realize this project, we established two main working objectives: (i) to precisely characterize the immune cell populations in tumor draining lymph nodes (LNs) and in the primary tumor of prostate cancer patients; (ii) to identify and to study the immunosuppressive pathways expressed by prostate cancer cells. The results detailed in this thesis demonstrate that prostate cancer progression is associated with the development of an immunosuppressive microenvironment, which is regulated, in part, by the presence of androgens. The initial study was based on the characterization of the immunological microenvironment of tumor draining LNs of prostate cancer patients. The results presented in chapter III allowed us to demonstrate that metastatic lymph nodes displayed cellular and histopathological evidence associated with a reduced immunological reactivity. This LN immunosuppression seemed to be dependant on the presence of metastatic cells as we noted significant immunological differences between non-metastatic and metastatic lymph nodes of the same patient. Prostate cancer progression was thus associated with the development of an immunosuppressive state, which affected tumor-draining lymph nodes. Next, we studied the impact of androgen deprivation therapy (ADT) on the immunological microenvironment of the primary tumor. Following ADT, there is a marked augmentation in intra-prostatic inflammation. Immunotherapeutic protocols currently evaluated in clinical trials are targeted at hormone refractory patients, which have received and failed ADT. However, very little information is available regarding the nature of the post-ADT immune infiltrate. Thus, it becomes essential to understand whether this post-ADT infiltrate could positively react to immunotherapy. In chapter IV, I present the results of the quantification of the immune cell abundance within the primary tumor. In patients who have received ADT prior to surgery, there was an elevated density of CD3+ and CD8+ T lymphocytes as well as CD68+ macrophages compared to control patients. We also observed an inverse correlation between the NK cell density and the risk of disease progression (biochemical recurrence). Conversely, an elevated macrophage infiltration was associated with a higher risk of progression. Furthermore, for this study, we developed a novel computerized approach allowing for the standardization of the quantification of immune cell infiltrate. This approach could facilitate the interpretation of results from independent studies on the density of immune cells within pathological specimens. This study confirmed that the pro-inflammatory impact of androgen deprivation therapy in prostate cancer patients target specifically the T lymphocyte and macrophage populations. The interesting hypothesis arising from this study was that androgens could positively regulate the expression of immunosuppressive pathways within the primary tumor. In chapter V, we evaluated the immunosuppressive mechanisms expressed by prostate cancer cells and regulated by androgens. Our analysis demonstrate that androgens increase the expression of molecules with immunosuppressive properties, such as arginase I and arginase II in an androgen receptor dependent manner. This androgen regulated expression of arginase II was also observed in prostate cancer patients treated by ATD. We observed that arginase I and arginase II participate in prostate cancer cell proliferation as well as in their immunosuppressive potential. Finally, we discovered that interleukin-8 expression was also regulated by androgens. Moreover, interleukin-8, independently of androgens, increased the expression of arginase II. Altogether, these results confirmed that androgens participate in the development of an immunosuppressive microenvironment in prostate cancer by regulating the expression of arginase I, arginase II and interlukin-8. In conclusion, the results presented in this thesis attest to the unique character of the immunological microenvironment in prostate cancer patients. Our work has also allowed to establish novel software-based analysis methods in order to better understand the dialogue between the tumor and the immune system. Further understanding of the regulatory pathways involved in the immunological microenvironment will allow for the optimization of immunotherapies better suited to eradicate prostate cancer.

L'hépatite chronique virale C est associée à une défaillance du système immunitaire. Nous nous sommes intéressés aux cellules NK et aux lymphocytes Treg, partenaires de la réponse immunitaire innée. Le nombre des NK, particulièrement les CD56dim, est significativement diminué chez les patients infectés, dans le foie plus que dans le sang, et s'accentue avec la fibrogenèse. Le nombre de CD3-CD56+brightNKG2A+ circulantes est corrélé à la sévérité de l'inflammation et de la fibrose et celui des CD3-CD56+dimNKG2A+ inversement corrélé à la charge virale. Les NK sont fonctionnelles, en capacité de produire de l'IFN-γ et d'engager un processus de cytolyse. L'expression de CD158 est significativement diminuée à la surface des NK hépatiques mais conservée dans les NK circulantes. L'expression de NKG2A,C,D dans les NK circulantes et hépatiques est identique à celles de patients non infectés. Les Treg intrahépatiques FoxP3+ sont quasi-exclusivement de phénotype CD4+. En analyse multivariée, le nombre de FoxP3+ est indépendamment associé à celui de CD8+, surtout dans les lésions nécrotico-inflammatoires et une corrélation forte est observée entre les transcrits CD8, FoxP3, IL-10 et TGF-β, suggérant que les Treg bloquent l'expansion et la cytotoxicité des TCD8 par contact cellulaire ou par le biais de cytokines immunosuppressives. L'équilibre entre FoxP3 et CD8 est rompu dans les grades et stades Métavir A>2 et F>3, avec un effondrement du rapport FoxP3/CD8. L'inflammation hépatique chronique s'accompagne de fibrose, aboutissant à la cirrhose, principale cause de CHC. Dans les cirrhoses virales C avec ou sans CHC, les lymphocytes CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, CD56+, TCRγδ +, FoxP3+ sont plus nombreux dans la fibrose que dans le parenchyme. Le nombre de CD20+, CD3+, CD4+, CD8+ et l'expression d'IFN-γ et RANTES sont plus élevés dans les cirrhoses qui développent un CHC. En analyse multivariée, CD8 est le seul facteur indépendament associé à la récidive tumorale et à une diminution de la survie sans récidive à 5 ans. Les CD20+, CD3+, CD4+, CD8+, CD56+, TCRγδ+, FoxP3+ sont significativement moins nombreux dans le CHC que dans la cirrhose. Mais les FoxP3+ sont significativement plus nombreux et les CD56+ moins nombreux dans le CHC que dans le nodule parenchymateux, sans modification des LT, conduisant à une augmentation du rapport FoxP3/CD8 dans la tumeur. Les CD56+ diminuent de la cirrhose au CHC. Aucune corrélation n'est observée entre la densité intra-tumorale des lymphocytes étudiés et la récidive carcinomateuse. Conclusion. Un infiltrat inflammatoire dense au sein de la cirrhose C, particulièrement riche en CD8, favorise le développement et/ou la récidive du CHC.

L’adénocarcinome canalaire du pancréas (ACP) est un problème majeur de santé publique. L’ACP se développe principalement à partir de deux lésions précurseurs : les néoplasies intra-épithéliales pancréatiques et les tumeurs intracanalaires papillaires et mucineuses du pancréas (TIPMP). Les mécanismes moléculaires sous-tendant l’oncogenèse pancréatique sont nombreux. Nous avons étudié le mécanisme de cancérogenèse MSI (MicroSatellite Instability) où il existe une déficience dans le système de réparation des erreurs de réplication de l’ADN ou système MMR (Mismatch Repair). Ce mécanisme de cancérogenèse original est caractérisé par une instabilité génétique de l’ADN affectant les séquences répétées microsatellites du génome. Le phénotype MSI a été décrit dans le syndrome de Lynch (SL), dans lequel il existe une mutation germinale d’un des gènes du système MMR (MLH1, MSH2, MSH6 et PMS2). L’intérêt de l’étude des cancers MSI s’est accru de façon considérable avec le développement des immunothérapies dirigées contre les checkpoints immunitaires (ICK), en particulier PD-1/PD-L1. Nous avons confirmé que la fréquence du phénotype MSI se situe entre 1-2%. Nous avons montré que l’immunohistochimie est la méthode de screening plus adaptée pour l’identification de l’ACP MSI en comparaison avec les techniques de biologie moléculaire. Le phénotype MSI a été plus fréquemment observé dans un contexte de TIPMP. Les cas MSI identifiés présentaient des caractéristiques biologiques évocatrices du SL. Egalement, nos résultats confirment la présence d’un processus de carcinogenèse MSI immunogénique, mais suggèrent des évènements somatiques spécifiques à l’organe d’origine du cancer. Par ailleurs, les ACP MSI étaient caractérisés par un infiltrat inflammatoire riche en lymphocytes cytotoxiques T CD8+ et surexprimaient l’ICK PD-L1 permettant de supposer une probable réponse clinique de l’ACP MSI à l’immunothérapie anti-PD1/PD-L1. / Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a major health problem in France and around the world. PDAC is developed mainly from two precursor lesions: pancreatic intraepithelial neoplasia and intraductal papillary mucinous neoplasm (IPMN). There are several molecular mechanisms underlying pancreatic oncogenesis. Particularly, we were interested in the MSI (MicroSatellite Instability) which is due to a defective DNA Mismatch Repair (MMR) system, which normally functions to recognize and repair erroneous insertions, deletions, and mis-incorporation of bases that can arise during DNA replication and recombination. The MSI phenotype was first described in the familial cancer condition known as Lynch syndrome (LS), where the MMR genes MLH1, MSH2, MSH6 or PMS2 harbor germline mutations. Interest in MSI tumors has recently increased after studies have highlighted the concomitant expression of multiple active immune checkpoint (ICK) markers including PD-1 and PD-L1 and the role of the MSI status to predict clinical benefit from immune checkpoint blockade. A Our results indicate that the MSI phenotype occurs in PDAC with a frequency of 1-2%. Our data showed that IHC using antibodies against the four MMR proteins was more sensitive for the assessment of MSI status than PCR-based methods. In addition, we demonstrate for the first time a statistically significant positive association between MSI and IPMNs in PDAC. MSI PDAC, including IPMN, are unlikely to be sporadic since they display molecular features that are usually observed in LS-related neoplasms. Also, our results highlight that an MSI-driven immunogenic pathway to cancer is active in MSI PDACs but suggest that MSI-driven somatic events may be tissue-specific. We observed a stronger lymphocytic tumor infiltration by activated TCD8 cells in MSI PDAC compared to MSS PDAC and found a positive association between PD-L1 expression and MSI status, suggesting that MSI PDAC could be responsive to ICK blockade therapy.

L'hypothalamus latéral (LHA) est impliqué dans un grand nombre de fonctions dont les principales sont la régulation du métabolisme énergétique et des états de vigilance. L'objectif de ce travail est de caractériser les grandes divisions du LHA et d'analyser leur implication dans le cycle veille / sommeil et la prise alimentaire. Une comparaison de la distribution de différents marqueurs hypothalamiques révélés par immunohistochimie ou hybridation in situ a permis de mettre en évidence cinq domaines dans le LHA. L'implication de chacun des domaines dans des conditions expérimentales liées aux états d'éveil ou à la prise alimentaire a été définie à partir de l'expression d'un marqueur d'activation neuronale, la protéine c-Fos. LeLHA antérieur et le LHA tubéral, chacun divisé en deux domaines rostral et caudal, sont composés de neurones localisés de manière diffuse et sont impliqués dans les phénomènes d'activation générale du système nerveux central. Le LHA mamillaire est renommé LHA prémamillaire à partir de l'étude de la distribution des ARNm GAD et préprotachykinine, et est composé de différents noyaux caractérisés par l'expression de marqueurs spécifiques.Parmi eux, les noyaux parasousthalamique (PSTN) et calbindine (CbN) sont activés lors d'exposition à des goûts de valeur hédonique positive. Les analyses hodologiques ont montré que ce complexe nucléaire reçoit des projections CGRP du noyau parabrachial et projette dansle noyau central de l'amygdale. Il est également connecté avec le cortex insulaire. Ces différentes structures sont impliquées dans les circuits de la gustation et de la récompense. Le PSTN et le CbN sont donc intégrés dans différentes voies de régulation du comportement de prise alimentaire. Enfin, les données morpho fonctionnelles obtenues pour le LHA sont mises en relation avec des réseaux impliquant diverses structures cérébrales telles que le télencéphale basal, le thalamus ou le mésencéphale. / The lateral hypothalamic area (LHA) is involved in many functions, but mainly in food intakeor sleep / wake cycle regulation. The aim of this study is to characterize the main regions inthe LHA and to analyze their involvement in the sleep / wake cycle and food intake. Acomparison of the distribution of different hypothalamic markers labeled byimmunohistochemistry or in situ hybridization highlights five domains in the LHA. Theimplication of each domain in different experimental conditions linked to arousal or foodintake is analyzed by studying the expression of the c-Fos protein as a neuronal activationmarker. Neurons in the anterior and tuberal LHA, both divided into rostral and caudaldomains, are distributed in a diffuse way and are activated under arousal conditions. Themammillary LHA, renamed the premammillary LHA on the basis of GAD andpreprotachykinin mRNA expression, is composed of several nuclei characterized by specificmarker expression. Among them, the parasubthalamic nucleus (PSTN) and the calbindinnucleus (CbN) are activated by ingestion of compounds with a positive taste. Theconnectional analysis showed that these two structures receive CGRP projections from theparabrachial nucleus and projects into the central nucleus of the amygdala. The PSTN / CbNcomplex is also connected with the insular cortex. These different structures are known to beinvolved in gustatory and reward circuitries; the PSTN and the CbN are thus integrated innetworks controlling the food intake behavior. Finally, the morphofunctional data obtainedfor the LHA demonstrate that this region is connected to other networks involving variouscerebral structures such as the basal telencephalon, the thalamus or the mesencephalon.

Les traitements actuels de la dépression présentent une efficacité partielle et nécessitent une administration pendant plusieurs semaines avant d’obtenir un effet thérapeutique. Il est donc urgent de trouver de nouvelles stratégies antidépressives. La vortioxetine (Lu AA21004) est un nouvel antidépresseur en cours de développement. À la différence des inhibiteurs sélectifs de recapture de la sérotonine (ISRS), il est multi-cibles. Il bloque non seulement le transporteur de la sérotonine (SERT) mais aussi les récepteurs 5-HT3. Afin de caractériser les effets de ce composé et d’évaluer l'implication du blocage des récepteurs 5-HT3 dans son mécanisme d’action, plusieurs marqueurs précliniques de la réponse antidépressive ont été évalués. Nous avons utilisé des approches électrophysiologiques, immunohistochimiques, comportementales et de microdialyse chez le rat. La vortioxetine augmente la prolifération cellulaire hippocampique et induit une désensibilisation des autorécepteurs 5-HT1A dès 3 jours contre 2 à 3 semaines pour les antidépresseurs classiques. Elle induit également une importante libération de sérotonine malgré une occupation partielle du SERT. Ces effets sont liés, au moins en partie, au blocage des récepteurs 5-HT3. Nous avons ensuite montré qu’un antagoniste des récepteurs 5-HT3, l’ondansetron, à très faible dose, potentialisait l’effet d’un ISRS, la paroxetine. L’ensemble de nos données in vivo et ex vivo prouvent que le blocage des récepteurs 5-HT3 participe à l’efficacité pseudo-antidépressive de la vortioxetine. Les récepteurs 5-HT3 sont donc une cible intéressante pour améliorer l’efficacité des antidépresseurs et raccourcir leur délai d’action / Therapeutic effects of current antidepressant drugs only appear after several weeks of treatment and a significant number of patients do not respond to any treatment. Thus, more effective treatments for major depression are still needed. Vortioxetine (Lu AA21004), a novel antidepressant in development, displays effective properties in human. To the difference of selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs), it is a multimodal serotoninergic agent. Not only does it block the 5-HT transporter but it is also a potent 5-HT3 receptor antagonist. This current study was undertaken to characterize the effects of this compound and the role of 5-HT3 blockade. Using electrophysiological, immunohistochemical, autoradiography and behavioral approaches in rats, several pre-clinical markers of antidepressant-like response were assessed. Vortioxetine increased hippocampal cell proliferation and desensitized 5-HT1A autoreceptors from 1-3 days versus 2-3 weeks for classical antidepressants. In contrast to SSRIs, it also increased 5-HT hippocampal release with an incomplete SERT occupancy. Later effects are at least partly due to 5-HT3 receptors blockade. In parallel, we also showed that the 5-HT3 receptor antagonist ondansetron potentiated the effect of the SSRI paroxetine. Taken together, our in and ex vivo findings highlight the crucial role of 5-HT3 receptor blockade in the antidepressant-like efficacy of vortioxetine. Thus, we propose that the 5-HT3 receptors are an interesting target to improve antidepressant efficacy and reduce the therapeutic delay

Depuis de nombreuses années, les scientifiques ont étudié les bases neurales de la mémoire. Cependant, une question clé demeure: comment le cerveau distingue t'il les informations suffisamment importantes pour être consolidées en mémoire à long terme des informations stockées de manière temporaire en mémoire à court-terme/mémoire de travail, et qui doivent être effacées afin de ne pas saturer nos ressources cognitives. Contrairement à l'opinion populaire qui considère l'oubli comme nuisible à notre mémoire, de nombreux travaux suggèrent que l'oubli est un processus adaptatif essentiel permettant le filtrage des informations non-essentielles qu'on peut stocker de manière temporaire. Étonnamment, on connaît peu de choses des bases cellulaires et moléculaires de cet oubli adaptatif. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer les bases de cette forme d'oubli adaptatif, en particulier de celui nécessaire au traitement des informations en mémoire de travail. Avec cette thèse, nous avons ainsi montré que le gyrus denté est une structure clé responsable du traitement des informations non pertinentes en mémoire, un processus essentiel qui permet une utilisation optimale de nos ressources cognitives. Nous pensons que ces travaux nous aident à mieux comprendre comment le cerveau gère les interférences, mais également à identifier les mécanismes responsables de l'oubli « utile » d'informations / For many years, scientists have been investigating the neural bases of memory. However, a key question remains unanswered: how does the brain distinguish information important enough to be consolidated into long-term memory from information required only temporarily, and that needs to be cleared away for not saturating our cognitive resources. In contrast to the popular view considering forgetting as deleterious to our ability to remember, forgetting might be an essential adaptive process allowing the filtering of non-essential information. Surprisingly, very little is known on the cellular and molecular bases of adaptive forgetting. The work presented in this thesis aims to find a way to determine such bases of adaptive forgetting, in particular in the context of Working Memory processing. With this thesis, we thus showed that the dentate gyrus is a critical node in processing the forgetting of irrelevant information, an essential process allowing optimal use of cognitive resources. Our work sheds light not only on the question of how the brain responds to interferences, but also on the mechanisms of "forgetting" what should be forgotten

Au cours des dernières années, un intérêt grandissant concernant les rôles physiologiques des endocannabinoïdes (eCBs) a été observé. Le système eCB est une cible attrayante pour la modulation du système immunitaire et de la douleur périphérique. Bien que le récepteur CB1 soit distribué dans le système nerveux, le récepteur CB2 est traditionnellement associé au système immunitaire. Ce dogme fait maintenant l’objet d’un débat depuis la découverte de l’expression du récepteur CB2 dans certains neurones. La rétine est un modèle important pour l’étude de processus neuronaux. La présence du récepteur CB1 y a été démontrée. Des études fonctionnelles rapportent que l’activation des récepteurs cannabinoïdes affecte le fonctionnement de plusieurs cellules rétiniennes. À ce jour, aucune étude ne s’est intéressée au rôle global des récepteurs CB1 et CB2 dans la rétine. Nous avons investigué les conséquences de l’élimination du récepteur CB1 (cnr1-/-) ou du récepteur CB2 (cnr2-/-) sur la fonction rétinienne mesurée par électrorétinographie. Nous avons également caractérisé la distribution du récepteur CB2 dans la rétine. Pour ce faire, nous avons comparé la spécificité de plusieurs anticorps dirigés contre le récepteur CB2. Seulement l’un des anticorps testés a montré une spécificité satisfaisante. Il a permis de détecter la présence du récepteur CB2 dans les cônes, les bâtonnets, les cellules horizontales, amacrines, bipolaires et ganglionnaires. Nos résultats d’électrorétinographie indiquent que seules les souris cnr2-/- présentent une amplitude accrue de l’onde a des ERG, en conditions scotopiques. En conditions photopiques, l’amplitude de l’onde b des souris cnr2-/- montre un schéma d’adaptation à la lumière différent des autres groupes. Aucun effet significatif n’a été observé chez les animaux cnr1-/-. Ces résultats permettent de conclure que les récepteurs CB1 et CB2 jouent des rôles différents dans le traitement visuel et que le récepteur CB2 semble être impliqué dans l’établissement des réponses rétiniennes. / Cannabinoid receptors (CB1R and CB2R) are among the most abundant G-protein coupled receptors in the central nervous system. The endocannabinoid system is an attractive target for immune system modulation and peripheral pain management. While CB1R is distributed in the nervous system, CB2R has traditionally been associated to the immune system. This dogma is currently a subject of debate since the discovery of CB2R expression in neurons. The retina is an interesting model for neuronal processes’ study. The activation of cannabinoid receptors modulates neurotransmitter release from photoreceptors and could also affect bipolar cell synaptic release. However, the impact of CB1r and CB2R on the retinal function as a whole is currently unknown. In the present study, we investigated the function of cannabinoid receptors in the retina by recording electroretinographic responses (ERG) from mice lacking either CB1 or CB2 receptors (cnr1-/- and cnr2-/-, respectively). We also documented the precise distribution of CB2R by comparing the specificity of library of CB2R antibodies. One of the antibodies tested exhibited a valuable specificity and localized CB2R expression in cones and rods photoreceptors, horizontal cells, some amacrine cells, and bipolar and ganglion cells. In scotopic conditions, the amplitudes of the awave of the ERG were increased in cnr2-/- mice, while they remained unchanged in cnr1-/- mice. Under photopic conditions, b-wave amplitudes of cnr2-/- mice required more light adaptation time to reach stable values. No effect was observed in cnr1-/- mice. These data indicate that CB2R is likely to be involved in shaping retinal responses to light and suggest that CB1 and CB2 receptors could have different roles in visual processing.

Au cours des dernières années, un intérêt grandissant concernant les rôles physiologiques des endocannabinoïdes (eCBs) a été observé. Le système eCB est une cible attrayante pour la modulation du système immunitaire et de la douleur périphérique. Bien que le récepteur CB1 soit distribué dans le système nerveux, le récepteur CB2 est traditionnellement associé au système immunitaire. Ce dogme fait maintenant l’objet d’un débat depuis la découverte de l’expression du récepteur CB2 dans certains neurones. La rétine est un modèle important pour l’étude de processus neuronaux. La présence du récepteur CB1 y a été démontrée. Des études fonctionnelles rapportent que l’activation des récepteurs cannabinoïdes affecte le fonctionnement de plusieurs cellules rétiniennes. À ce jour, aucune étude ne s’est intéressée au rôle global des récepteurs CB1 et CB2 dans la rétine. Nous avons investigué les conséquences de l’élimination du récepteur CB1 (cnr1-/-) ou du récepteur CB2 (cnr2-/-) sur la fonction rétinienne mesurée par électrorétinographie. Nous avons également caractérisé la distribution du récepteur CB2 dans la rétine. Pour ce faire, nous avons comparé la spécificité de plusieurs anticorps dirigés contre le récepteur CB2. Seulement l’un des anticorps testés a montré une spécificité satisfaisante. Il a permis de détecter la présence du récepteur CB2 dans les cônes, les bâtonnets, les cellules horizontales, amacrines, bipolaires et ganglionnaires. Nos résultats d’électrorétinographie indiquent que seules les souris cnr2-/- présentent une amplitude accrue de l’onde a des ERG, en conditions scotopiques. En conditions photopiques, l’amplitude de l’onde b des souris cnr2-/- montre un schéma d’adaptation à la lumière différent des autres groupes. Aucun effet significatif n’a été observé chez les animaux cnr1-/-. Ces résultats permettent de conclure que les récepteurs CB1 et CB2 jouent des rôles différents dans le traitement visuel et que le récepteur CB2 semble être impliqué dans l’établissement des réponses rétiniennes. / Cannabinoid receptors (CB1R and CB2R) are among the most abundant G-protein coupled receptors in the central nervous system. The endocannabinoid system is an attractive target for immune system modulation and peripheral pain management. While CB1R is distributed in the nervous system, CB2R has traditionally been associated to the immune system. This dogma is currently a subject of debate since the discovery of CB2R expression in neurons. The retina is an interesting model for neuronal processes’ study. The activation of cannabinoid receptors modulates neurotransmitter release from photoreceptors and could also affect bipolar cell synaptic release. However, the impact of CB1r and CB2R on the retinal function as a whole is currently unknown. In the present study, we investigated the function of cannabinoid receptors in the retina by recording electroretinographic responses (ERG) from mice lacking either CB1 or CB2 receptors (cnr1-/- and cnr2-/-, respectively). We also documented the precise distribution of CB2R by comparing the specificity of library of CB2R antibodies. One of the antibodies tested exhibited a valuable specificity and localized CB2R expression in cones and rods photoreceptors, horizontal cells, some amacrine cells, and bipolar and ganglion cells. In scotopic conditions, the amplitudes of the awave of the ERG were increased in cnr2-/- mice, while they remained unchanged in cnr1-/- mice. Under photopic conditions, b-wave amplitudes of cnr2-/- mice required more light adaptation time to reach stable values. No effect was observed in cnr1-/- mice. These data indicate that CB2R is likely to be involved in shaping retinal responses to light and suggest that CB1 and CB2 receptors could have different roles in visual processing.