Les mécanismes par lesquels la chirurgie bariatrique permet la rémission du diabète ne sont pas encore précisément définis. Ce phénomène étant en partie indépendant de la perte de poids, les modulations hormonales induites par la chirurgie sont une piste potentielle. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à la protéine de liaison aux facteurs de croissance analogues à l'insuline (IGFBP) - 2, une hormone positivement impliquée dans le métabolisme énergétique et glucidique. Chez l'humain, ses niveaux circulants sont significativement augmentés suite à la chirurgie bariatrique de type dérivation biliopancréatique avec commutation duodénale (BPD-DS), suggérant un possible rôle d'IGFBP-2 dans les effets bénéfiques de la chirurgie. L'objectif de cette étude était donc d'évaluer la contribution d'IGFBP-2 dans les effets métaboliques de la chirurgie bariatrique. Nous avons tout d'abord démontré chez l'humain l'augmentation rapide et soutenue des niveaux plasmatiques d'IGFBP-2 suite aux chirurgies restrictives (Sleeve gastrectomie (SG)) et malabsorptives (dérivation gastrique en Roux-en-Y (RYGB) et BPD-DS). Cependant, cette augmentation était deux fois plus importante suite à la BPD-DS, comparée à la RYGB et la SG, suggérant un mécanisme dépendant des modifications intestinales. Indépendamment du statut diabétique du patient, les niveaux circulants d'IGFBP-2 post-chirurgie étaient corrélés positivement à l'amélioration de la sensibilité à l'insuline évaluée par clamp euglycémique hyperinsulinémique, par l'insulinémie et par l'index HOMA-IR. Chez la souris et le rat, les chirurgies malabsorptives ont également haussé les niveaux plasmatiques d'IGFBP-2 en stimulant son expression et sa production hépatique. Dans un modèle de souris déficientes pour Igfbp2, nous avons démontré qu'IGFBP-2 était nécessaire pour une perte de poids complète, notamment celle de la masse grasse. Indépendamment de cette perte de poids, IGFBP-2 était nécessaire à l'amélioration précoce de la tolérance au glucose, mais pas celle à long terme. Notre étude démontre donc qu'IGFBP-2 est une protéine clef dans les effets métaboliques de la chirurgie bariatrique, autant chez l'humain que dans un modèle murin. Les mécanismes de modulation d'IGFBP-2 par la chirurgie ainsi que les mécanismes d'action d'IGFBP-2 dans ce contexte restent cependant inconnus. / Mechanisms by which bariatric surgery favors the remission of type 2 diabetes (T2D) are yet to be defined. As T2D remission is partly independent of loss of weight, we studied the possible contribution of metabolic hormones that are modulated upon bariatric surgery. In this context, we investigated the insulin growth factor binding protein (IGFBP) - 2, a hormone positively implicated in energy and glucose metabolism. In humans, its circulating levels increased significantly after biliopancreatic diversion with duodenal switch (BPD-DS), suggesting a potential role of IGFBP-2 in the improvements seen after bariatric surgery. Thus, the objective of the present study was to evaluate the contribution of IGFBP-2 in the metabolic effects associated with bariatric surgery. We first demonstrated in obese humans a rapid and sustained increase of IGFBP-2 circulating levels after restrictive (sleeve gastrectomy, SG) and malabsorptive surgeries (Roux-en-Y gastrectomy, RYGB and BPD-DS). However, the rise was 2-fold higher after BPD-DS than after RYGB or SG, suggesting intestinal-dependent mechanisms of modulation. Independently of diabetic status, post-surgery IGFBP-2 levels correlated positively with the correction of insulin sensibility, measured by euglycemic-hyperinsulinemic clamp, fasting insulinemia and the homeostatic assessment of insulin resistance (HOMA-IR) index. In mice and rats, malabsorptive surgeries also increased plasma IGFBP-2 levels by stimulating hepatic synthesis. Interestingly, using Igfbp2-deficient mice, we observed that IGFBP-2 was necessary for a full effect of surgery on weight loss, especially on adiposity. In addition, IGFBP-2 was necessary for early but not long-term improvements in glucose homeostasis. In conclusion, this study demonstrates the importance of IGFBP-2 modulation by bariatric surgery for mediating metabolic effects, in humans as in murine models. Despite our findings, the mechanisms modulating IGFBP-2 and its effects of in insulin-sensitive cells still need to be determined.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La grossesse est une période déterminante pour la santé de la personne enceinte et celle de l'enfant, à court et à long terme. L'obésité et le diabète gestationnel sont les conditions les plus fréquentes chez les personnes enceintes et peuvent entraîner plusieurs complications. Afin d'éviter des issues périnatales défavorables, une homéostasie du glucose adéquate est essentielle chez toutes les personnes enceintes. Bien que la communauté scientifique s'intéresse de plus en plus à l'alimentation en contexte gestationnel et à ses associations avec diverses complications de grossesse, force est d'admettre que la littérature offre des données limitées quant aux associations entre l'alimentation et la santé métabolique chez la mère en contexte gestationnel. De plus, malgré l'importance de l'alimentation durant cette période, l'adoption de saines habitudes alimentaires représente un défi auprès des personnes enceintes, notamment chez celles présentant un embonpoint ou une obésité avant leur grossesse. Il apparaissait ainsi nécessaire de mieux documenter la santé métabolique en contexte gestationnel et ses associations avec la qualité alimentaire. Par conséquent, l'objectif général de ce mémoire est de caractériser les associations entre la qualité alimentaire en début de grossesse, l'adiposité abdominale, l'homéostasie du glucose et d'autres variables métaboliques, notamment les concentrations de fructosamine sérique, tout au long de la grossesse. Les principaux résultats découlant de cette recherche mettent en évidence qu'une alimentation de meilleure qualité chez les personnes enceintes dès le début de la grossesse est associée à un plus faible niveau d'adiposité abdominale et une meilleure homéostasie glycémique pendant la grossesse. Ce mémoire démontre également l'influence partielle que peuvent avoir le statut pondéral avant la grossesse et le profil adipeux sur de nombreux paramètres métaboliques, comme le contrôle glycémique et la résistance à l'insuline, de même que sur leurs associations avec la qualité alimentaire pendant la grossesse. Ces résultats contribuent, d'une part, à enrichir la littérature relative à la santé métabolique des mères pendant la grossesse et, d'autre part, confirment le besoin d'une prise en charge nutritionnelle dès le début de cette période charnière. / Pregnancy is a critical window which can influence both the health of the mother and the child, in the short and long term. Obesity and gestational diabetes mellitus are the most frequent conditions among pregnant individuals and can lead to multiple gestational complications. Thus, adequate glycemic homeostasis is essential in all pregnant individuals since it is associated with lower risks of several adverse perinatal outcomes. Although the scientific community is increasingly interested in diet during pregnancy and its associations with various gestational complications, the literature is limited regarding the associations between diet and metabolic health in the gestational context. Furthermore, despite the importance of healthy eating during pregnancy, the adoption of a high quality diet is a challenge for pregnant individuals, particularly those who were overweight or obese prior to pregnancy. It was therefore necessary to better document the metabolic health in pregnancy and its associations with diet quality. Therefore, the overall objective of the present thesis is to characterize the associations between diet quality in early pregnancy, abdominal adiposity, glycemic homeostasis, and other metabolic variables, including serum fructosamine concentrations, throughout pregnancy. The main results from this research highlight that a higher quality diet in early pregnancy is associated with lower levels of abdominal adiposity and better glycemic homeostasis during pregnancy. This work also demonstrates the partial influence that pre-pregnancy weight status and adipose profile can have on metabolic parameters, such as glycemic control, insulin resistance, as well as their associations with diet quality during pregnancy. These results contribute to the literature on the metabolic health of individuals during pregnancy and confirm the need for nutritional counseling at the beginning of this important period.

Une perte de poids modérée peut contribuer à prévenir le diabète de type 2 chez les personnes en surpoids/obèses. Certaines études in vitro et in vivo montrent que les algues brunes riches en polyphénols ont le potentiel de contrôler le métabolisme glucidique. Mais l’effet combiné de ces deux stratégies chez l’humain est peu étudié. Cette étude évalue l’effet d’un extrait d’algues brunes riche en polyphénols (InSea2®) combiné à une intervention nutritionnelle individualisée visant une perte de poids modérée sur l’homéostasie du glucose chez des sujets pré-diabétiques en surpoids/obèses avec hyper-insulinémie (insuline à jeun > 60 pmol/L). Le devis expérimental utilisé est randomisé, en double aveugle, en bras parallèles avec groupe placebo. Deux traitements ont été administrés: Traitement 1 avec placebo + déficit modéré de l’apport calorique quotidien et Traitement 2 incluant 500 mg d’algues brunes + déficit modéré de l’apport calorique quotidien. Cinquante-six sujets, hommes et femmes, âgés de 18-70 ans ont participé à l’étude qui a duré 12 semaines. Les apports alimentaires ont été estimés à partir d’un Questionnaire de Fréquence Alimentaire auto-administré et validé. Une perte de poids (p<0,0001) et de gras (p<0,0001) corporels est observée dans les deux groupes, mais sans différence entre les groupes. Une baisse significative du taux de cholestérol des LDL (p<0,05), des battements cardiaques (p<0,01), du C-peptide au temps 120 min durant un test de tolérance au glucose (p=0,002) et une inhibition de la hausse du marqueur pro-inflammatoire IL-6 (p<0,02) ont été observées dans le groupe traité comparativement au groupe placebo. Aucune différence n’est observée concernant la glycémie, l’insuline et le C-peptide à jeun. En conclusion, la consommation de l’extrait d’algues brunes peut améliorer l’homéostasie du glucose, le profil lipidique, les battements cardiaques et le statut inflammatoire chez les personnes obèses prédiabétiques. / Moderate weight loss can help prevent type 2 diabetes in overweight/obese subjects. Some in vitro and in vivo studies show that brown algae rich in polyphenols have the potential to control carbohydrate metabolism. However, the combined effect of these two strategies in humans has been little studied. The objective of this study was to evaluate the effect of a brown algae extract rich in polyphenols (InSea2®) combined with an individualized nutritional intervention aimed at moderate weight loss on glucose homeostasis in prediabetic overweight/obese subjects with hyperinsulinemia (fasting insulin > 60 pmol/L). The experimental design used was randomized, double blind and in parallel arms with the placebo group. Two treatments were administered: Treatment 1 with placebo + moderate deficit in daily caloric intake and Treatment 2 including 500 mg of brown algae + moderate deficit in daily caloric intake. A total of 56 subjects, men and women, aged 18-70 years participated and completed the 12-week study. Food intake was estimated from a validated Self-administered Food Frequency Questionnaire. Weight loss (p <0.0001) and body fat (p<0.0001) were observed in the two groups but no difference was noted between the groups. A significant drop in LDL cholesterol (p<0.05), heartbeat (p<0.01), C-peptide at 120 min during a glucose tolerance test (p=0.002) and inhibition of the rise in the proinflammatory marker IL-6 (p<0.02) were observed in the group treated with brown algae extract compared to the placebo group. There were no differences in fasting blood glucose, insulin and C-peptide. In conclusion, the consumption of brown algae extract can improve glucose homeostasis, and related parameters such as lipid profile, heartbeat and inflammatory status in obese pre-diabetic subjects

Vu l'incidence des maladies chroniques, une transition vers une alimentation plus diversifiée intégrant les petits fruits, dont la baie d'aronia, pourrait être bénéfique. Une meilleure connaissance de l'effet préventif de la baie d'aronia sur ces maladies et leurs principaux déterminants est donc requise. Les bénéfices découlant de la consommation des baies de cet arbuste reposent sur leur teneur en polyphénols et l'activité métabolique du microbiote intestinal. Cet examen de la portée s'intéresse au genre Aronia et à ses espèces associées. Il vise à identifier, à partir de la littérature scientifique et grise en santé, les effets préventifs de la baie d'aronia sur la santé cardiométabolique et ses principaux déterminants. Cet examen s'appuie sur le manuel du JBI. Les bases de données exploitées sont : MEDLINE, FSTA, Embase, Cochrane, CINAHL, CAB Abstracts, WOS, ABI/INFORM global, Academic Search Premier, et ClinicalTrials.gov pour la littérature grise. Les données retenues sont réunies dans deux principaux tableaux synthèses sous forme de cartographie. Des 2 204 articles répertoriés, 318 ont été retenus pour la deuxième sélection (proportion d'accord - 85,76 % et κ - 0,71) ; et 21, finalement. Chez l'animal, les baies d'aronia ont produit un effet favorable sur 40 % des (bio)marqueurs cardiométaboliques mesurés à une moyenne des DMJ de polyphénols et d'anthocyanes de 205,13 et de 46,62 mg/kg de p.c. moyen, respectivement. Chez l'humain, un effet positif a été noté pour 33 % des (bio)marqueurs investigués à une moyenne des DMJ de polyphénols et d'anthocyanes de 15,38 et de 2,37 mg/kg p.c. moyen, respectivement. Dans une perspective de santé publique, les baies d'aronia contribueraient à l'amélioration de l'état de santé de la population, donc à la prévention de certaines maladies cardiométaboliques et à la diminution des inégalités de santé. Cette étude pourrait orienter les futures recherches sur l'aronia dans certaines populations ou différents contextes socioéconomiques. / Given the incidence of chronic diseases, a transition to a more varied diet incorporating berries, including the aronia berry, could be beneficial. A better knowledge of the preventive effect of the aronia berry on these diseases and their main determinants is therefore required. The benefits resulting from the consumption of the berries of this shrub are based on their polyphenol content and the metabolic activity of the intestinal microbiota. This scoping review focuses on the genus Aronia and its associated species. The aim is to identify, from scientific and gray health literature, the preventive effects of the aronia berry on cardiometabolic health and its main determinants. This scoping review is based on the JBI manual. The databases used are: MEDLINE, FSTA, Embase, Cochrane, CINAHL, CAB Abstracts, WOS, ABI/INFORM global, Academic Search Premier, and ClinicalTrials.gov for gray literature. The data retained are brought together in two main summary tables in the form of a map. From 2,204 articles listed, 318 were retained for the second selection (proportion of agreement - 85.76% and κ - 0.71); and 21, finally. In animals, aronia berries produced a favorable effect on 40% of cardiometabolic (bio)markers measured at an average of mean daily doses (ADD) of polyphenols and anthocyanins of 205.13 and 46.62 mg/kg mean body weight (mbw), respectively. In humans, a positive effect was noted for 33% of the (bio)markers investigated at an average ADD of polyphenols and anthocyanins of 15.38 and 2.37 mg/kg mbw, specifically. From a public health perspective, aronia berries would contribute to improve the state of health of the population, therefore to the prevention of certain cardiometabolic diseases and to the reduction of health inequalities. This study could guide future research on chokeberry in certain populations or different socioeconomic contexts.

Des niveaux appréciables de glyphosate, l'herbicide le plus utilisé mondialement, et de ses principaux métabolites, les acides aminométhylphosphonique (AMPA) et méthylphosphonique (MPA) sont retrouvés chez l'humain. Plusieurs études ont associé la présence du glyphosate à des problèmes de santé. Des effets sur les cellules immunitaires et leurs fonctions ont été rapportés. Cependant, les effets de cette molécule et de ses métabolites sur les neutrophiles, les leucocytes les plus abondants dans le sang humain, sont encore peu documentés. Étant donné la présence de ces molécules dans le sang, nous avions pour objectif de déterminer les effets de l'exposition au glyphosate et aux métabolites AMPA et MPA sur la viabilité, le métabolisme énergétique et les principales fonctions antimicrobiennes des neutrophiles. Nous avons exposé des neutrophiles isolés du sang de donneurs sains hommes et femmes à différentes concentrations de glyphosate et de ses métabolites, avant de déterminer les effets de l'exposition sur les cellules. Nous avons observé que l'exposition aux molécules n'affecte pas la glycolyse et la respiration mitochondriale des neutrophiles. Cependant, des altérations au niveau de différentes voies métaboliques pourraient affecter les fonctions des neutrophiles. En effet, bien que les neutrophiles étaient initialement considérés comme presque exclusivement glycolytiques, de nombreuses études ont montré qu'ils utilisent plusieurs voies métaboliques alternatives pour leur maturation et effectuer leurs fonctions. Nous avons observé que le glyphosate augmente la production d'espèces réactives de l'oxygène chez les neutrophiles isolés de donneurs des deux sexes. Le glyphosate et ses métabolites modulent aussi la production et la sécrétion de CXCL8/IL-8 en fonction du sexe des donneurs. Ces résultats suggèrent que le glyphosate et ses métabolites affectent les fonctions antimicrobiennes des neutrophiles humains dépendamment du sexe, ce qui pourrait être associé à des problèmes de santé. Les progrès des connaissances permettront d'améliorer les réglementations afin de protéger le public. / Significant levels of glyphosate, the world's most widely used herbicide, and its primary metabolites, aminomethylphosphonic acid (AMPA) and methylphosphonic acid (MPA), are detected in humans. Several studies have linked the presence of glyphosate in humans to health problems. Effects on immune cells and their functions have also been reported. However, the effects of this molecule and its metabolites on neutrophils, the most abundant leukocytes in the human bloodstream, are still poorly documented. Given the presence of these molecules in the blood, our aim was to determine the effects of exposure to glyphosate and its metabolites AMPA and MPA on the viability, energy metabolism, and essential antimicrobial functions of neutrophils. We, therefore, exposed neutrophils isolated from the blood of healthy male and female donors to different concentrations of glyphosate and its metabolites, before determining the effects of exposure on the cells. We observed that exposure to the molecules did not affect neutrophil glycolysis and mitochondrial respiration. However, alterations in various metabolic pathways could affect neutrophil function. Indeed, although neutrophils were initially considered to be almost exclusively glycolytic, numerous studies have shown that they use several alternative metabolic pathways for their maturation and to perform their functions. We have observed that glyphosate increases the production of reactive oxygen species in neutrophils isolated from donors of both sexes. Glyphosate and its metabolites also modulated CXCL8/IL-8 production and secretion according to donor sex. These results suggest that glyphosate and its metabolites affect the antimicrobial functions of human neutrophils in a sex-dependent manner, which could be associated with health problems. Advances in knowledge will help improve regulations to protect the public.

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Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Les récents développements de la recherche ont permis de caractériser le tissu adipeux en tant qu’organe endocrine majeur et à associer l’obésité à un phénotype d’inflammation chronique, surnommé métaflammation. Cette thèse de doctorat s’attarde spécifiquement à une adipokine et son récepteur, la protéine stimulant l’acylation (ASP) et le récepteur C5L2, ainsi qu’à leur relation avec le métabolisme énergétique et la métaflammation. L’ASP dérive du système du complément et ses principaux effets sont liés à la stimulation de l’absorption des acides gras et du glucose par les adipocytes, avec comme résultat net l’entreposage accentué de lipides. L’invalidation génétique de la voie ASP–C5L2 crée un phénotype de résistance à l’obésité et d’hyperphagie, lui conférant un potentiel thérapeutique intéressant. Les travaux décrits dans cette thèse évaluent premièrement chez la souris, de manière successive, (i) les conséquences d’une stimulation aigüe par l’ASP, (ii) le métabolisme des animaux déficients en C5L2 lorsque soumis à une diète diabétogène, (iii) ainsi que la dynamique de signalisation de la voie ASP–C5L2 dans le développement de l’obésité. L’ASP agit de manière aigüe en tant qu’hormone anabolique, stimulant l’absorption de glucose dans les tissus à transport actif. De manière paradoxale, l’ASP crée aussi un état pro-inflammatoire ponctuel, stimulant la synthèse de cytokines ainsi que la migration et l’activation classique des macrophages. La délétion du récepteur C5L2 dans un modèle murin sous diète diabétogène induit des effets énergétiques contraires, poussant le développement de l’insulinorésistance et redirigeant le glucose vers le foie. Un phénotype exacerbé de métaflammation est aussi mesurable, probablement lié à la perte de la seconde fonction du récepteur C5L2, celle de la séquestration de l’anaphylatoxine C5a. Par la suite, dans un modèle d’obésité induite par la diète, le développement d’une résistance à l’ASP est démontré et semble être lié à la diminution de l’expression du récepteur C5L2. L’étude finale de cette thèse (iv) évalue la contribution clinique de l’ASP et du système du complément dans une intervention visant à moduler l’interaction entre le métabolisme énergétique et l’inflammation dans le cadre d’une chirurgie de résection hépatique. Les résultats avancés dans cette thèse permettent de mieux situer la voie ASP–C5L2 à la frontière du métabolisme énergétique et de l’immunité et de clarifier son potentiel thérapeutique. / Recent research findings have characterized adipose tissue as en endocrine organ and have shown that obesity triggers the development of low-grade inflammation, termed metaflammation. This thesis focuses on one adipokine and its receptor, acylation stimulating protein (ASP) and C5L2 receptor, and their relationship with energy metabolism and metaflammation. ASP derives from the complement system and acts on adipocytes by upregulating fatty acid and glucose absorption, resulting in a net increase in lipid storage. Mice genetically deficient in components of the ASP–C5L2 pathway are obesity-resistant but hyperphagic, suggesting that the disruption of this pathway could hold a therapeutical value. This thesis sequentially evaluates in mouse models (i) the consequences of an acute ASP stimulation, (ii) metabolism in C5L2-deficient animals treated with a diabetogenic diet, (iii) and the dynamics of the ASP–C5L2 pathway in diet-induced obesity. ASP acts acutely as an anabolic hormone, stimulating glucose absorption in tissues with active glucose transport. Paradoxically, ASP also generates an acute proinflammatory response with increased cytokine release, macrophage migration and classical activation. The disruption of C5L2 receptor in a murine model treated with a diabetogenic diet induced the opposite effects on energy metabolism, aggravating the development of insulin resistance and rerouting glucose to the liver. A more pronounced phenotype of metaflammation is also measurable in C5L2 knockout mice, probably linked to the second function of the C5L2 receptor, the sequestration of the anaphylatoxin C5a. In a model of diet-induced obesity, the proof-of-concept of ASP resistance is demonstrated and possibly linked with a reduction in C5L2 expression. The final study in this thesis (iv) evaluates the clinical contribution of ASP and the complement system in the outcome of an intervention designed to modulate the interaction between metabolism and immunity in a surgical context of hepatic resection. The results shown in the present work clarify the role and the therapeutical potential of the ASP–C5L2 pathway and describe it as a bridge between inflammation and metabolic homeostasis.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Les canaux Na dépendants du voltage sont responsables de la phase ascendante des potentiels d’action. Ils sont formés d’une sous-unité principale  et d’une ou plusieurs sous-unités secondaire . La sous-unité  seule est suffisante pour former un canal fonctionnel cependant, les sous-unités  modulent la location, l’expression ainsi que les propriétés fonctionnelles de la sous-unité . Ma thèse ce concentre sur 3 canaux Na neuronaux (Nav1.6, Nav1.7 et Nav1.8) ainsi qu’un canal sodique du muscle squelettique (Nav1.4). Les canaux Na neuronaux sont importants pour la propagation de l’influx électrique tout au long de l’axone. Nav1.7 et Nav1.8 sont les principales sous-unités exprimées dans les ganglions dorsaux. L’altération de l’expression et de la modulation de ces canaux suite à une lésion ou à l’inflammation, joue un rôle important dans la nociception et dans les douleurs chroniques. Nav1.6 est fortement concentré aux nœuds da Ranvier, il y tient un rôle important dans la conduction saltatoire et dans la répétition des potentiels d’action à hautes fréquences. Des mutations sur le canal Nav1.4 provoquent des canalopathies du muscle squelettique. Voici les questions qui ont guidé notre étude : 1) De quel façon les sous-unités  régulent les canaux Na neuronaux Nav1.7 et Nav1.8? 2) Quel anomalie biophysique est provoquée par la mutation M1476I, une mutation liée à l’effet fondateur sur le gène SCN4A qui provoque une myotonie douloureuse induite par le froid chez des Canadiens français? 3) Quels sont les propriétés biophysiques du courant persistant de Nav1.6? 4) Quel est le patron d’expression des sous-unités  et comment celles-ci régulent Nav1.7 dans les neurones de ganglions dorsaux? Afin de répondre à ces questions, plusieurs techniques ont été utilisées, notamment la technique du patch-clamp en configuration cellule entière et l’enregistrement des canaux unitaire sur des systèmes d’expression hétérologue, de la RT-PCR sur les cellules uniques, immunohistochimie et l’immunoprécipitations dans les neurones de ganglions dorsaux. Premièrement, nous avons utilisé la RT-PCR sur les cellules uniques sur des neurones dissociés de ganglions dorsaux pour identifier l’expression des sous unités 1-4 dans les neurones sensitifs de petits diamètres. Nos résultats indiques que les neurones expriment largement Nav1.6 et Nav1.8 et les sous unités 1-3. Pour étudier la régulation par les sous-unités , nous avons co-exprimés les canaux Na avec les sous-unités . La sous-unités 1 provoque une augmentation de la densité de courant de Nav1.8 lorsque co-exprimée dans des cellules HEK293 mais elle n’affecte pas la densité de courant de Nav1.6. Le domaine C-terminale de la sous-unité 1 est fortement impliqué dans la modulation de Nav1.8. Ces résultats proviennent de l’étude de l’effet de chimère 1/2 conservant différentes régions de la sous-unité 1 et de la sous-unité 2. Deuxièmement, nous avons étudié les anomalies biophysiques provoquées par la mutation M1471I de Nav1.4 en utilisant la technique du patch-clamp en mode configuration cellule entière sur des cellules tsA-201. La mutation provoque des effets similaires à d’autres mutations qui provoquent une myotonie aggravé par le potassium, incluant une augmentation du courant persistant, un ralentissement de la décroissance du courant, une dépolarisation de l’inactivation et une accélération de la récupération de l’état inactivé. Un abaissement de la température ralentit les cinétiques pour les canaux mutants et les canaux sauvages, mais il empire le défaut de l’inactivation de la mutation M1476I en augmentant l’amplitude du courant persistant. La mexiletine aide à soulager la myotonie causée par cette mutation en supprimant l’augmentation du courant persistant. Cependant, la mexiletine à une efficacité réduite sur le bloque utilisation-dpendant des canaux mutés M1476I et elle est associée à une récupération plus rapide du bloque provoqué par la mexiletine sur les canaux mutants. Troisièmement, nous avons caractérisé les propriétés du courant persistant de Nav1.6 en mode cellule entière et en courant unitaire dans des cellules HEK293 exprimant ce canal. Nous avons noté que le courant persistant de Nav1.6 est sensible à la composition du milieu intracellulaire et que l’utilisation de CsF au lieu de CsCl rendait ce courant rarement détectable. En substituant le CsF par du CsCl, nous avons montré que l’amplitude du courant persistant de Nav1.6 en mode cellule entière est de 3 à 5% du courant transitoire. Cette amplitude est similaire au ratio observé entre le maximum de probabilité d’ouverture et la probabilité d’ouverture du courant persistant observé en enregistrement de courant unitaire. L’occurrence de la réouverture des canaux explique le courant sodique persistant typique de Nav1.6. Finalement, nous avons utilisé une combinaison des techniques de RT-PCR sur les cellules uniques, immunohistochimie et d’immunoprécipitation pour étudier l’expression des sous-unités  dans différentes sous-population de neurones sensitifs. Les sous-unités  sont différentiellement exprimés dans la population de neurones de petits diamètres des ganglions dorsaux (2, 3) et dans la population de neurones de grands diamètres des ganglions dorsaux (1, 2). L’ARNm de Nav1.7 était significativement co-exprimé avec les sous-unités 2 et 3 dans la même population de neurones de petits diamètres des ganglions dorsaux. Ils forment un complexe protéine-protéine stable et sont colocalisés dans la membrane plasmatique des neurones. Lorsque les sous-unités 3 et 1 sont coexprimés avec Nav1.7, on observe un déplacement de la courbe d’activation et de la courbe d’inactivation ainsi qu’une augmentation marqués du courant de fenêtre. Nos données indiques une expression préférentielle des sous-unités  dans les neurones de petit et de grands diamètres ainsi qu’une régulation spécifique de Nav1.7 dans ces sous populations de neurones sensitifs. / Voltage-gated Na channels are responsible for the rising phase of action potentials, and consist of a pore-forming α subunit and one or more auxiliary β subunits. The α subunit alone is sufficient for the functional expression of Na channels, however, β subunits modulate the location, expression and functional properties of α subunits. My thesis will focus on three neuronal Na channels (Nav1.6, Nav1.7 and Nav1.8) and one skeletal muscle Na channel (Nav1.4). Neuronal Na channel are key players in the impulse propagation along axon. Nav1.7 and Nav1.8 are the main Na channels expressed in DRG neurons, and their altered expression and modulation following injury and inflammation play a major role in nociception and chronic pain. Nav1.6 is highly concentrated at nodes of Ranvier, and has a critical role not only in saltatory conduction but also in high-frequency repetitive firing. Skeletal muscle Na channel Nav1.4 is the initiator of muscle contraction. Mutations in Nav1.4 cause skeletal muscle channelopathies. Guiding questions for our investigations were: 1) How do auxiliary β subunits regulate peripheral nerve Na channel Nav1.6 and Nav1.8? 2) What is the underlying biophysical defect of M1476I, a novel founder SCN4A mutation associated with painful cold-induced myotonia in French Canadians? 3) What is the biophysical characterization of the Nav1.6 persistent current? 4) What is the expression pattern of auxiliary  subunits, and how do β subunits regulate Nav1.7 in DRG neurons? We addressed these questions by multiple approaches including patch clamp techniques for whole-cell and single-channel recordings in heterologous expression systems; immunohistochemistry, single-cell RT-PCR and immunoprecipitation in DRG neurons. Firstly, we employed single-cell RT-PCR of acutely dissociated DRG neurons to identify the expression of β1-4 subunits in small-diameter sensory neurons. Our results indicated that small-diameter DRG neurons widely expressed Nav1.6 and Nav1.8 channels and β1-β3 subunits. Co-expression studies were used to assess the regulation of Nav1.6 and Nav1.8 by β subunits. The β1 subunit induced a significant increase in the current density of Nav1.8 when co-expressed in HEK293 cells, but had no effect on that of Nav1.6. In addition, the C-terminal domain of β1 was involved in the modulation of Nav1.8 channel based on the results of experiments with β1/β2 chimeras harboring various regions of the strongly regulating β1 together with the weakly regulating β2 subunit. Secondly, we investigated the biophysical defects of M1476I mutation in Nav1.4 channels using whole-cell patch-clamp technique in tsA201 cells. M1476I mutant channel exhibited similar biophysical defects compared with other PAM-causing mutations, including an increased persistent current of Nav1.4, a slower current decay, a positive shift of fast inactivation, and an accelerated recovery from fast inactivation. Lowering the temperature slowed the kinetics for both wide-type and mutant channels, and worsened the defective fast inactivation of M1476I channels by further increasing the amplitude of the persistent current. Mexiletine helps relieve myotonia in M1476I carriers by effectively suppressing the increased persistent current, except for the use-dependent block. However, mexiletine had a reduced effectiveness on the use-dependent block of M1476I channels, and that was associated with a faster recovery from mexiletine block of mutant channels. Thirdly, we characterized the whole-cell and single-channel properties of Nav1.6 persistent currents expressed in HEK293 cells. We noted that Nav1.6 persistent current was highly sensitive to the composition of the internal solution, and persistent current was rarely detectable when CsF instead of CsCl was used. By substituting CsF for CsCl in the intracellular solution, we showed that Nav1.6 persistent current in the whole-cell configuration was 3–5% of the peak transient current. This amplitude of persistent current was similar to the ratio between peak and persistent open probability observed in the single-channel recording, indicating that the occurrence of late channel reopenings accounts for the persistent macroscopic Na current typical of Nav1.6. Finally, we employed a combination of single-cell RT-PCR, immunocytochemistry and immunoprecipitation to investigate  subunit expression in subpopulations of sensory neurons.  subunits were differentially expressed in small (2, 3) and large (1, 2) DRG neurons. Nav1.7 mRNA was significantly co-expressed with the 2 and 3 subunits in the same population of small-diameter DRG neurons. They formed stable protein-protein interactions and co-localized within the plasma membranes of neurons.When co-expressed in HEK293 cells, 3 and 1 subunits shifted activation and inactivation curves respectively and induced a marked increase in Nav1.7 window current. Our data indicated a preferential expression of  subunits in small and large DRG neurons and a subunit-specific Nav1.7 regulation in these subpopulations of sensory neurons.

L'empaquetage du génome eucaryote sous forme de chromatine constitue une barrière physique aux facteurs nécessaires à la transcription des gènes, la replication, la recombinaison et la réparation de l'ADN. Les eucaryotes ont développé différents mécanismes par lesquels la structure de la chromatine et sa composition peuvent être manipulées afin de contrôler l'accès à l'ADN. Il s'agit notamment de modifications covalentes des histones, le remodelage ATP-dépendant des nucléosomes et l'incorporation de variants d'histones. Le but initial de ma thèse était d'étudier les interactions fonctionnelles entre les différents régulateurs de la chromatine. Dotl (Disruptor of telomeric silencing-1) est une histone méthyltransférase qui cible la lysine 79 de l'histone H3 nucléosomale et contribue à l'établissement de la frontière entre l'hétérochromatine et l'euchromatine en bloquant la propagation du complexe SIR. La méthylation par Dotl a été liée à l'élongation de la transcription et est régulée par l'ubiquitination de l'histone H2B. Lors de nos études sur les relations fonctionnelles avec d'autres modifications des histones, nous avons constaté que le domaine N-terminal de l'histone H4, à la différence des autres queues d'histones, est essentiel pour la méthylation de la lysine 79 de H3 par Dotl, tant in vivo que in vitro. La protéine hétérochromatinienne Sir3 lie également la queue de H4 et compétitionne donc avec Dotl pour la même cible moléculaire sur la chromatine, expliquant ainsi le mécanisme d'établissement de frontières chromatiniennes. L'acétylation de l'histone H4 joue également un rôle important dans l'organisation des frontières chromatiniennes et l'incorporation du variant d'histone H2A.Z près des telomeres, un processus catalysé par SWR1, un complexe de remodelage ATP-dépendant. Au niveau de gènes euchromatiniens, l'acétylation de H4 et l'incorporation de H2A.Z se produisent surtout au niveau des promoteurs. Ces deux événements sont importants pour préparer le promoteur du gène PH05 à son activation transacriptionnelle. Nous avons déjà identifié une relation fonctionnelle entre SWR1 et NuA4, un complexe acetyltransferase d'histone essentiel pour la viabilité cellulaire et l'acétylation des histones H4 et H2A. NuA4 et SWR1 montrent de fortes interactions génétiques et nos résultats indiquent qu'ils coopèrent également au niveau des promoteurs des gènes ADE. Fait important, NuA4 affecte l'incorporation de l'histone H2A.Z in vivo et l'acétyle directement à l'intérieur de nucléosomes, in vitro et in vivo. Afin d'analyser la relation fonctionnelle entre NuA4 et SWR1 au niveau moléculaire, nous avons développé un essai d'échange d'histones en utilisant de la chromatine native purifiée et des dimères H2A.Z-H2B recombinants. Nos données indiquent que NuA4 stimule l'échange de dimères d'histones par SWR1, dans une réaction dépandant de l'acétyl-CoA et de l'ATP. En outre, l'acétylation des histones H4 et H2A par NuA4 fonctionnent de façon redondante dans la promotion de l'incorporation de H2A.Z par le complexe SWR1. Pris dans leur ensemble, nos résultats dressent un tableau détaillé de la succession d'événements moléculaires survenant lors de l'établissement des frontières hétérochromatine/euchromatine et mènent à une meilleure compréhension mécanistique de la relation intime et conservée évolutivement entre l'acétylation de la chromatine par le complexe NuA4/TIP60 et l'échange de variants d'histones H2A par le complexe SWRl/p400.

L'un des défis des modèles animaux de la schizophrénie réside dans la reproduction du syndrome « d'hypofrontalité ». Chez l'animal, l'administration répétée de phencyclidine (PCP) est jugée efficace pour modéliser la symptomatologie positive et négative de la schizophrénie, incluant les dysfonctions du cortex préfrontal (cPF). Toutefois, la capacité de ce modèle à altérer la cognition associée au cPF repose sur seulement deux preuves empiriques, non reproduites, chez le rat. L ‘article intégré dans ce mémoire présente deux expériences où la performance de rats traités au PCP est évaluée dans une tâche de mémoire de l'ordre temporel dépendante de l'intégrité du cPF. Les résultats démontrent que l'injection répétée de PCP n ‘altère pas la discrimination de récence. Cette incapacité à induire une dysfonction du cPF chez le rat est compatible avec d ‘autres résultats négatifs obtenus dans notre laboratoire. La supériorité du modèle PCP dans la reproduction de l'hypofrontalité est remise en cause.