SABP2-interacting protein 470 (SIP470), a non-specific lipid transfer protein (nsLTP), was discovered in a yeast two-hybrid screening using SABP2 as bait and tobacco leaf proteins as prey. SABP2 is an important enzyme in systemic acquired resistance that converts salicylic acid to methyl salicylate. Localization studies are an important aspect to understanding the biological function of proteins. nsLTPs are generally considered apoplastic proteins and has been localized intracellularly and extracellularly. Transient expression shows highest expression of SIP470-eGFP at 2 days post infiltration into Nicotiana benthamiana. Confocal microscopy showed localization near the periphery of the cell. Subcellular localization using differential centrifugation showed that SIP470 is localized in the mitochondria. Mitochondria membranes are rich in lipids and have shown lipid exchange with the endoplasmic reticulum in mammalian systems. Co-localization of SIP470-eGFP+mCherry did not express complete co-localization in the targeted organelles. Co-localization pattern suggests possible localization in the endoplasmic reticulum.

No / Age is characterized by deficits in synaptic function identified by decreased performance of aged animals in spatial learning tasks and reduced ability of animals to sustain long-term potentiation (LTP). Several cellular and molecular events are correlated with these deficits, many of which are indicative of cell stress. Thus there is evidence of age-related neuroinflammatory stress and oxidative stress and these have been linked with microglial activation which is likely to be primarily responsible for the age-related increase in production of proinflammatory cytokines and reactive oxygen species. It is significant that agents which decrease microglial activation are commonly associated with restoration of function. We set out to examine whether the n-3 polyunsaturated fatty acid docosapentaenoic acid (DPA), which is a metabolite of eicosapentaenoic acid (EPA), could modulate the age-related increase in microglial activation and the associated increase in oxidative changes and therefore impact on synaptic function in aged rats. We demonstrate that DPA possesses neurorestorative effects and is capable of downregulating microglial activation. The data show that it also decreases the coupled activation of sphingomyelinase and caspase 3, probably as a result of its ability to decrease age-related oxidative changes, and consequently attenuates the age-related decrease in spatial learning and LTP.

Le système dopaminergique (DA) méso-corticolimbique du cerveau, qui prend son origine dans l'aire tegmentaire ventrale (ATV), est fortement impliqué dans les comportements motivés et la toxicomanie. Les drogues d'abus activent ce système et y induisent une plasticité synaptique de longue durée. Les neurones DA de l'ATV reçoivent sur leur arborisation dendritique une grande densité de terminaisons glutamatergiques. Les drogues d'abus induisent une potentialisation à long terme (PLT) de ces contacts glutamatergiques. La PLT est une augmentation prolongée de la transmission synaptique, qui semble sous-tendre la mémoire et l'apprentissage. Les endocannabinoïdes (ECs) sont des neurotransmetteurs qui agissent de façon rétrograde sur des récepteurs présynaptiques (CB1) pour diminuer la libération des neurotransmetteurs comme le glutamate. Les neurones libèrent les ECs à partir de leur compartiment somatodendritique suite à une stimulation des afférences et la dépolarisation membranaire qui s’ensuit. La neurotensine (NT) est un neuropeptide retrouvé de façon abondante dans le système DA du cerveau. Il a été découvert que la NT peut induire la libération des ECs dans le striatum. En faisant appel à une combinaison d’approches immunohistochimique, électrophysiologique et pharmacologique chez la souris, nous avons confirmé dans la première étude de cette thèse la présence des récepteurs CB1 sur les terminaisons glutamatergiques des neurones DA de l'ATV, et avons montré que leur activation induit une diminution de la libération de glutamate. Par ailleurs, nous avons montré que des trains de stimulation peuvent induire la libération des ECs. Nous avons découvert qu'en présence d'un antagoniste des récepteurs CB1, il y a facilitation de l’induction de la PLT. Cette observation suggère que les ECs ont un effet inhibiteur sur l’induction de la PLT, plutôt que sur son expression. Nous avons déterminé que le 2-arachidonoylglycerol (2-AG) est l’EC qui est principalement responsable de cette action inhibitrice. Finalement, la PLT induite en présence d’un antagoniste CB1 est aussi dépendante d'une activation des récepteurs NMDA du glutamate. Les travaux réalisés dans la deuxième étude de cette thèse ont montré que la NT est présente dans une sous-population de terminaisons axonales glutamatergiques dans l’ATV. Une application exogène de NT induit une diminution prolongée de l'amplitude des courants postsynaptiques excitateurs (CPSEs). Cette diminution est bloquée en présence d'un antagoniste non-sélectif des récepteurs à la NT, ainsi qu'en présence d'un antagoniste sélectif pour le récepteur de NT de type 1 (NTS1). Confirmant l’implication d’une production d’ECs, la baisse des CPSEs par la NT a été bloquée en présence d’un antagoniste des récepteurs CB1 ou d’un bloqueur de la synthèse de 2-AG. La chélation du calcium intracellulaire n'empêchait pas l’effet inhibiteur de la NT sur les CPSEs, cependant, l'inhibition des protéines G ou de la phospholipase C a complètement bloqué la dépression synaptique induite par la NT. Par ailleurs, nos travaux ont montré que la nature prolongée de la dépression synaptique induite par la NT exogène s’explique par une libération soutenue des ECs, et non pas à une activation prolongée des NTR. Finalement, notre observation qu’un antagoniste des récepteurs de la NT ne facilite pas l’induction de la PLT, comme le fait un antagoniste du récepteur CB1, suggère que la stimulation répétitive des afférences glutamatergiques nécessaire à l’induction de la PLT n’induit pas de libération des ECs via la libération de NT, nous permettant ainsi de conclure que la sécrétion de NT n'agit pas dans ces conditions comme un facteur de régulation négative de la PLT. / The meso-corticolimbic dopamine (DA) system of the brain, originating in the ventral tegmental area (VTA), is strongly implicated in reward, motivation and drug addiction. Drugs of abuse activate this system and cause significant long term plasticity. DA neurons in the VTA receive are densely innervated by glutamatergic inputs. All major classes of drugs of abuse have been found to cause a long term potentiation (LTP) of glutamate transmission onto DA neurons of the VTA. LTP is an enduring increase of synaptic transmission, hypothesized to underlie memory and learning. Endocannabinoids (ECs) are transmitters that act in a retrograde fashion on pre-synaptic receptors leading to a decrease in neurotransmitter release. DA neurons can release ECs from their somatodendritic compartment in response to afferent stimulation or depolarization. Neurotensin (NT) is a neuropeptide that presents an extensive interaction with the DA system. It was discovered that NT can induce production of ECs in the striatum. In the first study of this thesis, we used a combination of immunohistochemical, pharmacological and electrophysiological techniques in mouse brain slices to demonstrate that CB1 EC receptors are present on glutamatergic afferents to DA neurons. Their activation induces a depression of glutamate release. We further showed that trains of afferent stimulation induce EC release from DA neurons and that in the presence of the CB1 antagonist AM251, there is a marked facilitation of the induction of LTP, suggesting that ECs produced in response to activation of glutamate synapses normally negatively regulate the induction, but not the expression of LTP. Finally, we found that 2-arachidonoylglycerol (2-AG) is the main EC implicated in this negative regulation of LTP and that LTP induced in the presence of a CB1 receptor antagonist is otherwise also dependent on NMDA glutamate receptors. In the second study, we report that NT is present in a subset of glutamatergic axon terminals in the VTA and that activation of NT receptors by exogenous NT induces a long-lasting decrease of the amplitude of excitatory postsynaptic currents (EPSCs) in VTA DA neurons. This decrease was blocked by a broad-spectrum NTR antagonist, as well as by a specific antagonist of the type 1 NT receptor NTS1. The decrease was also blocked when CB1 receptors or 2-AG synthesis were blocked. Chelating intracellular calcium had no effect, but inhibiting G-proteins or phospholipase C blocked NT-mediated synaptic depression. The long-lasting nature of the synaptic depression induced by NT was due to protracted EC release and not to prolonged NT receptor activation. Finally, our observation that a NT receptor antagonist did not facilitate LTP induction, as did a CB1 receptor antagonist, suggests that repetitive stimulation of glutamatergic afferents required to induce LTP does not cause EC production through the release of NT, thus allowing us to conclude that secretion of NT does not act under such conditions as a negative regulator of LTP.

Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle du facteur de transcription Nur77 au sein des fonctions physiologiques et pathologiques des voies de neurotransmission dopaminergiques des gaglions de la base. Nous basant sur une implication motrice de Nur77 au sein des dyskinésies induites à la L-DOPA (LIDs), nous avons voulu tester in vivo son implication éventuelle dans les phénomènes moteurs et de sensibilisation associés à l’amphétamine ainsi qu’une implication possible du récepteur nucléaire aux rétinoïdes RXR dont nous avons déjà démontré une implication dans les effets moteurs des antipsychotiques. Un deuxième volet de la recherche à consisté en l’étude de l’implication des extracellular signal-regulated kinase (ERK) et de la protéine kinase C (PKC) dans l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs suite à l’activation des cascades de signalisation des récepteurs dopamiergiques D1 et D2 in vivo pour une meilleure compréhension des mécanismes physiopatholoiques liés aux désordres dopaminergiques. Pour ce faire, nous avons, premièrement, soumis des souris sauvages et Nur77-/- à un paradigme de sensibilisation à l’amphétamine ainsi qu’a différents agonistes antagonistes RAR/RXR afin de tester l’implication de Nur77 et d’un éventuel complexe Nur77/RXR dans les effets de l’amphétamine. Deuxièmement, soumis des souris sauvages à une combinaison d’agonistes D1/D2 ou une injection d’antagoniste D2 avec ou sans inhibiteur (ERK1/2 ou PKC) afin de tester l’implication de ces kinases sur l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs par hybridation in situ. Nous avons ainsi pu démontrer 1- un rôle moteur de Nur77 dans les effets liés à l’amphétamine notamment avec une absence de stéréotypies et un allongement de la durée de la phase de locomotion chez les souris Nur77-/-; ainsi qu’un rôle éventuel du complexe potentiel Nur77/RXR dans les D1 à mieux définir. 2- un rôle des kinases ERKs et PKCs dans les cascades de signalisation des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 menant à l’induction des ARNms de Nur77, Nor-1 et Nurr-1. En perspective, ces résultats nous ouvrent la voie vers une implication éventuelle de Nur77 dans les mécanismes d’apprentissage que sont le Long Terme Potentiation (LTP) et la Long Terme Depotentialisation (LTD) liés aux LIDs et à l’amphétamine. / This thesis aims to better understand the role of the transcription factor Nur77 in the physiological and pathological functions of dopaminergic neurotransmission pathways of the basal gaglia. Based on a motor involvement of Nur77 in L-DOPA induced dyskinesias (LIDs), we wanted to test its possible involvement in the motor mechanisms associated with amphetamine, a drug of abuse that targets the direct neuronal population of the basal ganglia such as L-DOPA. Involvement of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and protein kinase C (PKC) has been widely demonstrated in the LIDs and the effects of amphetamine, we wanted to know whether Nur77 mRNA was controlled by these kinases in both the striatonigral and striataux palidal neurons in response to specific activation of the D1 and D2 receptors in vivo. Finally, a possible involvement of RXR has been demonstrated in the motor effects of antipsychotic drugs, so we wanted to test its potential involvement in the effects of amphetamine. To do this, we subjected wild-type mice and Nur77-/- mice to a paradigm of sensitization to amphetamine with or without RXR agonist (DHA) and antagonsite (HX531) to test: 1 - the involvement of Nur77 in the motor effects and the phenomenon of sensitization to amphetamine and 2 - the involvement of any complex Nur77/RXR in these effects. Second, wild-type mice were subjected to a combination of D1/D2 agonists or antagonists D2 with or without ERK inhibitor or PKC inhibitor to test in vivo the induction of the mRNA of the Nurs members family by in situ hybridization. We were able to demonstrate a role of Nur77 in the motor effects associated with amphetamine namely in the absence of stereotypy and a lengthening of the duration of the phase of locomotion in Nur77-/ - mice; and a possible role of the potential complex Nur77/RXR in D1 neurones needed to be better defined. In addition, it is clearly demonstrated that the induction of Nurs members mRNA responds to the activation of signaling cascades of dopaminergic D1 or D2 receptors within the involvement of PKC and ERK kinases is undubtable which opens us the way to a possible involvement of Nur77 in learning mechanisms associated with LIDs and amphetamine that are the Long Terme Potentiation (LTP) and the Long Terme Depotentialisation (LTD).

La réalisation de jonctions ultra-minces et fortement dopées est un enjeu majeur pour poursuivre la miniaturisation des dispositifs microélectroniques. En effet, la réduction de taille du transistor MOS, composant de base de la microélectronique silicium, exige des conditions drastiques notamment sur les caractéristiques dimensionnelles et électriques des zones dopées constituant la source et le drain du transistor. Les technologies utilisées actuellement pour la réalisation de ces couches dopées seront, à court terme, incapables de tenir les spécifications imposées par l'évolution prévue pour les dix années à venir. Au cours de ce travail de thèse nous avons étudié des procédés de dopage par laser, susceptibles de répondre à ces exigences, primordiales pour le bon fonctionnement du MOS. Nous avons disposé pour étudier les procédés de recuit et de dopage, de deux montages expérimentaux qui utilisent deux lasers impulsionnels ayant des caractéristiques temporelles très différentes: un laser industriel VEL 15 XeCl (15J, 200ns) développé et mis à disposition par la société SOPRA dans ses locaux, et un laser, plus conventionnel, Lambda Physik XeCl (200mJ, 20ns), installé à l'IEF. Après avoir présenter les différentes techniques utilisées ou susceptibles d'être utilisées pour la réalisation de jonctions dopées, les dispositifs optiques expérimentaux utilisés dans ce travail ont été décrit en détail, ainsi que les différents phénomènes mis enjeu lors de l'irradiation laser. Des modélisations thermiques ont permis de mieux comprendre les paramètres clés du recuit laser et se sont avéré en bon accord avec de nombreuses caractérisations réalisées. Puis l'intégration du procédé laser aux autres technologies de fabrication du MOSFET a été étudiée et testée. Cette étude a permis d'obtenir des transistors fonctionnels démontrant la possibilité de l'utilisation de techniques laser pour la réalisation de jonctions ultra fines dans la chaîne de fabrication des transistors CMOS.

Long-term potentiation (LTP) and depression (LTD) are important forms of activity-dependent synaptic plasticity believed to play a role in memory at the cellular level. It has previously been described that synthesis of new proteins is needed to maintain LTP longer than a few hours. Other reports argue that sufficient proteins for stable LTP are already available. The present study aims to examine the role of protein synthesis in LTD, the presumed mirror mechanism of LTP. Experiments were carried out in hippocampal slices from young (12-45 days) and old (12-18 weeks) Sprague-Dawley rats. Extracellular techniques were used to study synaptic responses in the Schaffer-collateral-commissural pathway. Plasticity was induced electrically by low frequency stimulation (2-3 trains at 1 Hz for 15 min) or chemically by brief exposure to certain glutamate receptor agonists (NMDA at 20 µM for 3 min or DHPG at 100 µM for 10 min). Whole slice protein synthesis was quantified by assessing 3H-leucine incorporation. Stable LTD (> 8 h) was be obtained by either electrical or chemical activation. Protein synthesis inhibitors anisomycin (40 uM) and cycloheximide (100 uM) both failed to influence the magnitude of LTD. Moreover, no age difference was found, in terms of stable LTD in both young and old rats under inhibition of protein synthesis. The potency of the inhibitors was found to be high, depressing synthesis down to a few percent. It is concluded that sufficient proteins for generating stable LTD are normally present in the brain, implying a large safety-margin for cellular memory.

Only 200 years ago, virtually nothing was known about the biological workings of the mind. Today, there is a deep (though far from complete) understanding of the cellular and molecular mechanisms underlying the encoding of memory, arguably the most fundamental aspect of a cognitive being. In this thesis, I describe experiments that help complete this understanding and identify the very first molecules underlying curiosity. By using an inducible rtTA2-M2 double transgenic system to selectively overexpress the calcium sensor Ncs1 in the adult murine dentate gyrus, I created an animal with facilitated long-term potentiation, enhanced rapid acquisition of spatial memory and greater curiosity. These phenotypes are reversed by direct infusion of a small membrane-permeant interfering peptide designed to block complex formation between NCS-1 and Dopamine type-2 receptors (D2 receptors). Pharmacological antagonism of D2 receptors also attenuates plasticity in wild-type mice and direct antagonism of D2 receptors in the dentate of cannulized wild-type mice prevents spatial memory formation. Conversely, application of a dominant negative NCS-1 peptide reduces synaptic transmission in the dentate gyrus and impairs spatial fear learning. Far less understood than the mechanisms governing learning and memory, are the mechanisms used by the brain to generate curiosity. Strikingly, Ncs1 overexpressing mice also demonstrate increased exploratory behaviours in a variety of novel, non-fearful environments. But they do not explore novel fearful environments any more than their littermate controls. I argue that the specificity of this phenotype represents an effect on curiosity, thereby identifying NCS-1 and D2 receptors as the first known regulators of this primordial mental state. I propose that the generation of curiosity is a fundamental feature of the nervous system and is upstream of learning and cognition. As such, molecular cascades involved in curiosity likely also play roles in mental illnesses. To investigate this theory, I generated an NCS-1 point mutant mouse line. NCS-1P144S/P144S mice show endophenotypes of schizophrenia and depression, supporting the link between curiosity and mental illness. I integrate my findings with the current literature and propose a means to investigate the role of NCS-1 in humans with mental illnesses.

Le système dopaminergique (DA) méso-corticolimbique du cerveau, qui prend son origine dans l'aire tegmentaire ventrale (ATV), est fortement impliqué dans les comportements motivés et la toxicomanie. Les drogues d'abus activent ce système et y induisent une plasticité synaptique de longue durée. Les neurones DA de l'ATV reçoivent sur leur arborisation dendritique une grande densité de terminaisons glutamatergiques. Les drogues d'abus induisent une potentialisation à long terme (PLT) de ces contacts glutamatergiques. La PLT est une augmentation prolongée de la transmission synaptique, qui semble sous-tendre la mémoire et l'apprentissage. Les endocannabinoïdes (ECs) sont des neurotransmetteurs qui agissent de façon rétrograde sur des récepteurs présynaptiques (CB1) pour diminuer la libération des neurotransmetteurs comme le glutamate. Les neurones libèrent les ECs à partir de leur compartiment somatodendritique suite à une stimulation des afférences et la dépolarisation membranaire qui s’ensuit. La neurotensine (NT) est un neuropeptide retrouvé de façon abondante dans le système DA du cerveau. Il a été découvert que la NT peut induire la libération des ECs dans le striatum. En faisant appel à une combinaison d’approches immunohistochimique, électrophysiologique et pharmacologique chez la souris, nous avons confirmé dans la première étude de cette thèse la présence des récepteurs CB1 sur les terminaisons glutamatergiques des neurones DA de l'ATV, et avons montré que leur activation induit une diminution de la libération de glutamate. Par ailleurs, nous avons montré que des trains de stimulation peuvent induire la libération des ECs. Nous avons découvert qu'en présence d'un antagoniste des récepteurs CB1, il y a facilitation de l’induction de la PLT. Cette observation suggère que les ECs ont un effet inhibiteur sur l’induction de la PLT, plutôt que sur son expression. Nous avons déterminé que le 2-arachidonoylglycerol (2-AG) est l’EC qui est principalement responsable de cette action inhibitrice. Finalement, la PLT induite en présence d’un antagoniste CB1 est aussi dépendante d'une activation des récepteurs NMDA du glutamate. Les travaux réalisés dans la deuxième étude de cette thèse ont montré que la NT est présente dans une sous-population de terminaisons axonales glutamatergiques dans l’ATV. Une application exogène de NT induit une diminution prolongée de l'amplitude des courants postsynaptiques excitateurs (CPSEs). Cette diminution est bloquée en présence d'un antagoniste non-sélectif des récepteurs à la NT, ainsi qu'en présence d'un antagoniste sélectif pour le récepteur de NT de type 1 (NTS1). Confirmant l’implication d’une production d’ECs, la baisse des CPSEs par la NT a été bloquée en présence d’un antagoniste des récepteurs CB1 ou d’un bloqueur de la synthèse de 2-AG. La chélation du calcium intracellulaire n'empêchait pas l’effet inhibiteur de la NT sur les CPSEs, cependant, l'inhibition des protéines G ou de la phospholipase C a complètement bloqué la dépression synaptique induite par la NT. Par ailleurs, nos travaux ont montré que la nature prolongée de la dépression synaptique induite par la NT exogène s’explique par une libération soutenue des ECs, et non pas à une activation prolongée des NTR. Finalement, notre observation qu’un antagoniste des récepteurs de la NT ne facilite pas l’induction de la PLT, comme le fait un antagoniste du récepteur CB1, suggère que la stimulation répétitive des afférences glutamatergiques nécessaire à l’induction de la PLT n’induit pas de libération des ECs via la libération de NT, nous permettant ainsi de conclure que la sécrétion de NT n'agit pas dans ces conditions comme un facteur de régulation négative de la PLT. / The meso-corticolimbic dopamine (DA) system of the brain, originating in the ventral tegmental area (VTA), is strongly implicated in reward, motivation and drug addiction. Drugs of abuse activate this system and cause significant long term plasticity. DA neurons in the VTA receive are densely innervated by glutamatergic inputs. All major classes of drugs of abuse have been found to cause a long term potentiation (LTP) of glutamate transmission onto DA neurons of the VTA. LTP is an enduring increase of synaptic transmission, hypothesized to underlie memory and learning. Endocannabinoids (ECs) are transmitters that act in a retrograde fashion on pre-synaptic receptors leading to a decrease in neurotransmitter release. DA neurons can release ECs from their somatodendritic compartment in response to afferent stimulation or depolarization. Neurotensin (NT) is a neuropeptide that presents an extensive interaction with the DA system. It was discovered that NT can induce production of ECs in the striatum. In the first study of this thesis, we used a combination of immunohistochemical, pharmacological and electrophysiological techniques in mouse brain slices to demonstrate that CB1 EC receptors are present on glutamatergic afferents to DA neurons. Their activation induces a depression of glutamate release. We further showed that trains of afferent stimulation induce EC release from DA neurons and that in the presence of the CB1 antagonist AM251, there is a marked facilitation of the induction of LTP, suggesting that ECs produced in response to activation of glutamate synapses normally negatively regulate the induction, but not the expression of LTP. Finally, we found that 2-arachidonoylglycerol (2-AG) is the main EC implicated in this negative regulation of LTP and that LTP induced in the presence of a CB1 receptor antagonist is otherwise also dependent on NMDA glutamate receptors. In the second study, we report that NT is present in a subset of glutamatergic axon terminals in the VTA and that activation of NT receptors by exogenous NT induces a long-lasting decrease of the amplitude of excitatory postsynaptic currents (EPSCs) in VTA DA neurons. This decrease was blocked by a broad-spectrum NTR antagonist, as well as by a specific antagonist of the type 1 NT receptor NTS1. The decrease was also blocked when CB1 receptors or 2-AG synthesis were blocked. Chelating intracellular calcium had no effect, but inhibiting G-proteins or phospholipase C blocked NT-mediated synaptic depression. The long-lasting nature of the synaptic depression induced by NT was due to protracted EC release and not to prolonged NT receptor activation. Finally, our observation that a NT receptor antagonist did not facilitate LTP induction, as did a CB1 receptor antagonist, suggests that repetitive stimulation of glutamatergic afferents required to induce LTP does not cause EC production through the release of NT, thus allowing us to conclude that secretion of NT does not act under such conditions as a negative regulator of LTP.

Only 200 years ago, virtually nothing was known about the biological workings of the mind. Today, there is a deep (though far from complete) understanding of the cellular and molecular mechanisms underlying the encoding of memory, arguably the most fundamental aspect of a cognitive being. In this thesis, I describe experiments that help complete this understanding and identify the very first molecules underlying curiosity. By using an inducible rtTA2-M2 double transgenic system to selectively overexpress the calcium sensor Ncs1 in the adult murine dentate gyrus, I created an animal with facilitated long-term potentiation, enhanced rapid acquisition of spatial memory and greater curiosity. These phenotypes are reversed by direct infusion of a small membrane-permeant interfering peptide designed to block complex formation between NCS-1 and Dopamine type-2 receptors (D2 receptors). Pharmacological antagonism of D2 receptors also attenuates plasticity in wild-type mice and direct antagonism of D2 receptors in the dentate of cannulized wild-type mice prevents spatial memory formation. Conversely, application of a dominant negative NCS-1 peptide reduces synaptic transmission in the dentate gyrus and impairs spatial fear learning. Far less understood than the mechanisms governing learning and memory, are the mechanisms used by the brain to generate curiosity. Strikingly, Ncs1 overexpressing mice also demonstrate increased exploratory behaviours in a variety of novel, non-fearful environments. But they do not explore novel fearful environments any more than their littermate controls. I argue that the specificity of this phenotype represents an effect on curiosity, thereby identifying NCS-1 and D2 receptors as the first known regulators of this primordial mental state. I propose that the generation of curiosity is a fundamental feature of the nervous system and is upstream of learning and cognition. As such, molecular cascades involved in curiosity likely also play roles in mental illnesses. To investigate this theory, I generated an NCS-1 point mutant mouse line. NCS-1P144S/P144S mice show endophenotypes of schizophrenia and depression, supporting the link between curiosity and mental illness. I integrate my findings with the current literature and propose a means to investigate the role of NCS-1 in humans with mental illnesses.

Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle du facteur de transcription Nur77 au sein des fonctions physiologiques et pathologiques des voies de neurotransmission dopaminergiques des gaglions de la base. Nous basant sur une implication motrice de Nur77 au sein des dyskinésies induites à la L-DOPA (LIDs), nous avons voulu tester in vivo son implication éventuelle dans les phénomènes moteurs et de sensibilisation associés à l’amphétamine ainsi qu’une implication possible du récepteur nucléaire aux rétinoïdes RXR dont nous avons déjà démontré une implication dans les effets moteurs des antipsychotiques. Un deuxième volet de la recherche à consisté en l’étude de l’implication des extracellular signal-regulated kinase (ERK) et de la protéine kinase C (PKC) dans l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs suite à l’activation des cascades de signalisation des récepteurs dopamiergiques D1 et D2 in vivo pour une meilleure compréhension des mécanismes physiopatholoiques liés aux désordres dopaminergiques. Pour ce faire, nous avons, premièrement, soumis des souris sauvages et Nur77-/- à un paradigme de sensibilisation à l’amphétamine ainsi qu’a différents agonistes antagonistes RAR/RXR afin de tester l’implication de Nur77 et d’un éventuel complexe Nur77/RXR dans les effets de l’amphétamine. Deuxièmement, soumis des souris sauvages à une combinaison d’agonistes D1/D2 ou une injection d’antagoniste D2 avec ou sans inhibiteur (ERK1/2 ou PKC) afin de tester l’implication de ces kinases sur l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs par hybridation in situ. Nous avons ainsi pu démontrer 1- un rôle moteur de Nur77 dans les effets liés à l’amphétamine notamment avec une absence de stéréotypies et un allongement de la durée de la phase de locomotion chez les souris Nur77-/-; ainsi qu’un rôle éventuel du complexe potentiel Nur77/RXR dans les D1 à mieux définir. 2- un rôle des kinases ERKs et PKCs dans les cascades de signalisation des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 menant à l’induction des ARNms de Nur77, Nor-1 et Nurr-1. En perspective, ces résultats nous ouvrent la voie vers une implication éventuelle de Nur77 dans les mécanismes d’apprentissage que sont le Long Terme Potentiation (LTP) et la Long Terme Depotentialisation (LTD) liés aux LIDs et à l’amphétamine. / This thesis aims to better understand the role of the transcription factor Nur77 in the physiological and pathological functions of dopaminergic neurotransmission pathways of the basal gaglia. Based on a motor involvement of Nur77 in L-DOPA induced dyskinesias (LIDs), we wanted to test its possible involvement in the motor mechanisms associated with amphetamine, a drug of abuse that targets the direct neuronal population of the basal ganglia such as L-DOPA. Involvement of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and protein kinase C (PKC) has been widely demonstrated in the LIDs and the effects of amphetamine, we wanted to know whether Nur77 mRNA was controlled by these kinases in both the striatonigral and striataux palidal neurons in response to specific activation of the D1 and D2 receptors in vivo. Finally, a possible involvement of RXR has been demonstrated in the motor effects of antipsychotic drugs, so we wanted to test its potential involvement in the effects of amphetamine. To do this, we subjected wild-type mice and Nur77-/- mice to a paradigm of sensitization to amphetamine with or without RXR agonist (DHA) and antagonsite (HX531) to test: 1 - the involvement of Nur77 in the motor effects and the phenomenon of sensitization to amphetamine and 2 - the involvement of any complex Nur77/RXR in these effects. Second, wild-type mice were subjected to a combination of D1/D2 agonists or antagonists D2 with or without ERK inhibitor or PKC inhibitor to test in vivo the induction of the mRNA of the Nurs members family by in situ hybridization. We were able to demonstrate a role of Nur77 in the motor effects associated with amphetamine namely in the absence of stereotypy and a lengthening of the duration of the phase of locomotion in Nur77-/ - mice; and a possible role of the potential complex Nur77/RXR in D1 neurones needed to be better defined. In addition, it is clearly demonstrated that the induction of Nurs members mRNA responds to the activation of signaling cascades of dopaminergic D1 or D2 receptors within the involvement of PKC and ERK kinases is undubtable which opens us the way to a possible involvement of Nur77 in learning mechanisms associated with LIDs and amphetamine that are the Long Terme Potentiation (LTP) and the Long Terme Depotentialisation (LTD).