Dans un contexte d’étude des altérations biologiques survenant après un impact sur le système nerveux central (SNC), ma thèse porte sur l’étude des modifications protéomiques et lipidiques survenant après une lésion du SNC. Une étude spatio-temporelle a été menée sur un modèle TBI de rat afin d'identifier des marqueurs spécifiques de la lésion. En utilisant le MALDI-MSI, nous avons effectués une reconstruction 3D du cerveau lésé 3 jours post-lésion et nous avons représentés les molécules lipidiques spécifiques à la lésion. Après, cette analyse est réalisé avec d’autres délais après l’impact: 1, 3, 7 et 10 jours. En parallèle, une analyse microprotéomique est réalisée sur des coupes de tissus dans une approche visant à corréler les modifications lipidiques et protéiques. Nos résultats ont permis d'identifier une famille de lipides, les acylcarnitines, exprimés dans le cortex lésé avec une intensité maximale à 3 jours post-impact. Les données de protéomiques ont montrés une régulation positive de l’expression de protéines liées à la maladie de Parkinson. Dans l’ensemble, nos résultats décrivent un lien entre le TBI léger et la maladie de Parkinson dès 3 jours après l’impact, avec un rôle possible de l’acylcarnitine. Cette même famille de molécules est aussi présente dans les lésions médullaires. Dans une approche thérapeutique, les résultats précédents ont montrés que la protéine RhoA est un candidat majeur dans SCI. Après avoir utilisé un inhibiteur de RhoA, une étude protéomique a été réalisée pour évaluer l’impact sur ces lésions. Les résultats montrent que les traitements in-vivo et in-vitro avec l’inhibiteur stimule la croissance neuritique et la régénération axonale. / In the context of studying biological alterations occurring post impact to the central nervous system, my thesis was focused on studying the proteomic and lipid changes occurring post injury to the brain and spinal cord. A fundamental spatio-temporal study was conducted on an open-head rat TBI model to identify potential injury-specific markers. Using MALDI MSI, we performed 3D reconstruction of the injured brain at 3 days after injury and depicted lesion-specific m/z lipid molecules. After, MALDI MSI was applied on the acute/sub-acute time frame post impact: 1 day, 3 days, 7 days, and 10 days. In parallel, a microproteomic analysis was carried out on tissue segments directly consecutive to the imaged ones in an approach to correlate both lipid and protein changes. Our results yielded the identification of a family of lipids, acylcarnitines, which are expressed within the injured cortex with maximum intensity 3 days post impact. These lipid molecules also were found to be expressed in the substantia nigra and microproteomics data showed an upregulation in expression of Parkinson’s related proteins. Taken altogether, our results depict a role of link between mild-TBI and Parkinson’s disease as early as 3 days post impact, with a possible role of acylcarnitine. This same family of molecules was also present in SCI. In a therapeutic approach previous results showed RhoA protein as a major candidate post impact in SCI. After using RhoA inhibitor treatment, a proteomic study was carried out to investigate its impact on SCI. The results showed that both in-vivo and in-vitro treatment with RhoA inhibitor stimulated neurite outgrowth and helped in axonal regeneration.

Thèse de doctorat présenté en vue de l'obtention du doctorat en psychologie - recherche intervention, option neuropsychologie clinique (Ph.D) / Les traumatismes craniocérébraux (TCC) peuvent entraîner de lourdes conséquences physiques, cognitives, émotionnelles et comportementales. Parmi celles-ci, l’agitation est très fréquente et se caractérise par une hyperactivité motrice, une désorientation, des problèmes d'attention, une labilité émotionnelle, une désinhibition et de l’agressivité. Elle interfère avec le rétablissement et les processus de réadaptation, mais il n'existe pas à ce jour de consensus sur son traitement, outre la contention physique ou la prise de médicaments, qui peuvent respectivement causer des blessures ou entraver la récupération. De récentes données suggèrent que les interventions musicales peuvent réduire l’agitation chez les patients TCC mais la capacité des patients TCC à percevoir et traiter la musique pendant la phase aiguë post-blessure n'a pas été établie. Le premier article de cette thèse visait à évaluer la perception musicale chez les patients TCC hospitalisés en phase aiguë. Dans la présente étude, 42 patients ayant subi un TCC ont été comparés à un groupe témoin. Tous les participants ont complété les tests de Scale et Rhythm de la Montreal Battery of Evaluation of Amusia pour mesurer la perception musicale, et le test d’empan numérique pour mesurer la mémoire verbale à court terme. Comparativement au groupe témoin, les patients TCC ont obtenu des performances significativement inférieures; 43% d'entre eux présentaient des déficits de traitement de la hauteur et 40% des déficits de traitement du rythme. Les patients présentant des lésions à l'hémisphère droit ont obtenu des résultats plus faibles que ceux présentant des lésions à l'hémisphère gauche. Les déficits de traitement de la hauteur et du rythme coexistaient dans 31% des cas, ce qui suggère l'existence de réseaux neuronaux partiellement dissociables. Le deuxième article est une revue non systématique dont l’objectif était de caractériser l'agitation et son traitement. Plusieurs types d’interventions comportementales, dont les interventions musicales, ont été explorées dans cette revue. Les limites méthodologiques ont été discutées et des recommandations ont été faites pour une approche plus systématique de la recherche utilisant des études de cas et de séries de cas chez les patients agités. Le troisième article est une étude pilote de phase II dans laquelle sont inclus des patients ayant subi un TCC modéré à sévère (n = 3) ou un accident vasculaire cérébral de l'artère cérébrale moyenne (n = 1). Ils ont été exposés à leurs musiques préférées, de la musique classique relaxante et un extrait sonore non musical (cascade) pendant la phase aiguë de récupération. Les comportements d’agitation ont été évalués à l'aide de l'Échelle d’Agitation (Agitated Behaviour Scale), de mesures actigraphiques et d’une observation qualitative. Les résultats indiquent que l’agitation a diminué lors de l’écoute de la musique classique relaxante et la cascade. L’agitation est restée stable lors de la musique préférée, mais certains patients ont exprimé des émotions positives ou présenté un comportement plus organisé, comme taper du pied ou chanter. Compte tenu des importantes limites méthodologiques dans ce champ d’études, la présente étude a permis d’explorer la faisabilité et l’effet d’une intervention musicale, ce qui permettra de guider les études futures. / Traumatic brain injury (TBI) has serious physical, cognitive, emotional, and behavioural consequences. Agitation is highly prevalent among patients with TBI, and is characterized by motor hyperactivity, disorientation, attention problems, emotional lability, disinhibition, and aggression. It often results in decreased engagement in rehabilitative treatment, and poorer functional outcomes. There is no consensus on the treatment for agitation. Most often, it is managed with medication and physical restraints, which may cause injury or impede cognitive recovery. Few studies examine novel non-pharmacological interventions for agitation in TBI patients. However, recent evidence suggests that music interventions may decrease agitated behavior in TBI patients. The ability of TBI patients to perceive and process music during the acute phase has not been established, though it may influence the efficacy of preferred music interventions. The first article of this thesis evaluated music perception in acutely hospitalized TBI patients. Music perception deficits have been identified in populations with acquired brain injury due to epilepsy, stroke, and after aneurysmal clipping. However, few studies have evaluated deficits following TBI, resulting in an underdiagnosis in this population. Forty-two patients completed the Scale and Rhythm tests of the Montreal Battery for the Evaluation of Amusia to measure music perception, and Digit Span Forward to measure verbal short-term memory. TBI patients were more often impaired than controls, with 43% demonstrating pitch processing deficits, and 40% demonstrating rhythm processing deficits. Patients with right hemisphere damage performed more poorly than those with left hemisphere damage. Pitch and rhythm deficits co-occurred 31% of the time, suggesting partly dissociable neural networks. Results are discussed in the context of current research and clinical implications. The second article was a non-systematic review in which we characterized agitation and its treatment. We explored behavioural interventions, including music interventions, occupational therapy, the Intervention Contingencies Awareness Relationship behavioural model, operant contingency management, and general therapeutic activities. The methodological limitations were discussed and recommendations made for a more systematic approach to research using case and case series studies in agitated patients. The third article was a phase-II development-of-concept pilot study in which four patients with moderate to severe TBI (n = 3), and middle cerebral artery stroke: (n = 1) were exposed to preferred music, relaxing classical music, and a nonmusical control (waterfall) during the acute phase of recovery. Agitated behaviours were assessed using the Agitated Behavior Scale, actigraphy, and qualitative observation. Agitated behaviour decreased during relaxing classical music, and waterfall. It remained stable in the preferred music condition. However, certain patients expressed positive emotions and organized behaviour such as tapping or singing along. Given important methodological limitations in current studies, a phase-II study allowed for the evaluation of outcomes and the practicality of delivering music listening interventions, which may guide future studies.