Dans la maladie de Parkinson, un déficit d'activité électrique serait impliqué dans le processus de dégénérescence des neurones dopaminergiques (DA) de la substance noire. Or des structures non-DA, en particulier les neurones cholinergiques du noyau pédonculopontin (PPN) et orexinergiques de l'hypothalamus, sont affectés dans la pathologie. Ces neurones étant la source d'une innervation excitatrice pour les neurones DA, un déficit de ces inputs chez les patients pourrait jouer un rôle clé dans la progression de la perte DA. Le premier but de ce projet était d'évaluer l'impact d'une lésion des neurones cholinergiques du PPN sur la survie des neurones DA nigraux de rats et de macaques sains et parkinsoniens. Nous avons montré que 1) une déafférentation cholinergique induit une atrophie neuronale voire une dégénérescence DA, 2) une lésion DA induit une perte de neurones cholinergiques du PPN, et 3) combiner une lésion cholinergique du PPN à une lésion DA induit une exacerbation des pertes neuronales dans les deux systèmes. Enfin, le taux de dégénérescence DA est corrélé à l'intensité de la perte des neurones cholinergiques. Nos résultats confirment que le PPN joue un rôle clé dans la physiopathologie de la maladie de Parkinson et démontrent la forte interrelation existant entre ces deux systèmes. Concernant le système orexinergique, nous montrons que les fibres sont en position de moduler l'activité des neurones DA, mais qu'une lésion sélective du système DA chez le macaque n'est pas suffisante pour induire la mort des neurones à orexine. Ces résultats suggèrent que l'atteinte du système orexinergique chez des patients parkinsoniens pourrait résulter de lésions non-DA. / In Parkinson’s disease, there is evidence that dopaminergic (DA) neurons of the substantia nigra degenerate when they become electrically less active. Many non-DA structures including cholinergic neurons of the pedunculopontine nucleus (PPN) and orexinergic neurons of the hypothalamus, are also degenerating. Since these non-DA neurons are sources of excitatory inputs to the nigral DA neurons, their lesion in parkinsonian patients might play a key role in the progression of DA neuronal death. The first goal of this study was to evaluate the effect of a cholinergic PPN lesion on the survival of nigral DA neurons in healthy and parkinsonian rats and macaques. We found that 1) a PPN cholinergic lesion induced neuronal atrophy and death; 2) a DA lesion alone resulted in a loss of PPN cholinergic neurons; and 3) adding a PPN cholinergic lesion to a DA lesion in rats when the process of DA degeneration was in progress exacerbated neuronal losses in both systems. Last, the rate of DA degeneration was highly correlated to the level of cholinergic loss. Our results highlight the key role of the PPN in the physiopathology of Parkinson’s disease and clearly demonstrate strong reciprocal interactions with nigral DA neurons. The second aim of our study was to focus on the hypothalamic orexinergic system using a morphological approach in macaques. We show that orexinergic fibers are in position to modulate DA neurons activity. However, a relatively selective DA lesion in macaques was not sufficient to induce death of the orexinergic neurons. These data suggest that the loss of orexinergic neurons observed in parkinsonian patients likely results from non-DA lesions.

La maladie de Parkinson (MP) est caractérisée par une perte progressive des terminaisons présynaptiques dopaminergiques et reste actuellement incurable. Néanmoins, dans les études épidémiologiques, il a été montré que l’utilisation des statines, médicaments hypocholestérolémiants, diminue le risque de développer une MP. Les statines sont également capables d'inhiber les effets neurodégénératifs dans les modèles précliniques in-vitro et in-vivo de la MP. Cependant, les mécanismes moléculaires à l’origine de ces effets neuroprotecteurs ne sont pas encore complétement élucidés. Ainsi, nous avons étudié les effets potentiels des statines sur l'expression des marqueurs synaptiques et sur le transport de la dopamine. Dans nos études, les statines induisent la croissance des neurites dans les cellules dopaminergiques et déclenchent une augmentation de l’expression des protéines synaptiques dopaminergiques telles que le transporteur vésiculaire des monoamines (VMAT2) et le transporteur de la dopamine. Les statines induisent une diminution de la recapture de la dopamine cellulaire et des changements d’affinités aux niveaux des sites de liaison des inhibiteurs sélectifs du VMAT2. L’activation du facteur de transcription nucléaire protéine-1 se liant à l'élément de régulation des stérols (SREBP-1), cholestérol-dépendent, serait l’élément inducteur de la surexpression des marqueurs dopaminergiques présynaptiques induite par les statines. En outre, ces résultats soutiennent un potentiel thérapeutique neuroprotecteur et/ou neurorestaurateur des statines précédemment proposées dans la MP et permettent de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques comme le facteur SREBP. / Parkinson disease (PD) is characterized by a progressive loss of dopaminergic presynaptic terminals and remains incurable. However in epidemiological studies, it has been shown that the use of statins, which are hypocholesterolemic drugs, diminishes the risk to develop a PD. Statins are able to inhibit the neurodegenerative effects in in-vitro and in-vivo models of PD. However, the molecular mechanisms driving neuroprotective effects are not yet fully understood. Consequently, we investigated the potential effects of statins on the synaptic expression and dopamine transport function in the dopaminergic system. In our studies, statins enhance the neurite outgrowth in the dopaminergic cells and trigger an increase in the expression levels of presynaptic dopaminergic proteins such as vesicular monoamine transporter 2 (VMAT2) and dopamine transporter. Statins induce a reduction of dopamine cellular uptake and modulate the binding-affinity of the specific inhibitors for VMAT2. The activation of the nuclear transcriptional factor sterol regulatory element-binding protein 1 (SREBP-1), cholesterol-dependent, could be the key element of the overexpression of dopaminergic presynaptic markers induced by the statins. Furthermore, these findings highlight the therapeutic neuroprotective and/or neurorestorative potentials of statins previously proposed in PD and allow to bring out new potential therapeutic targets such as SREBP factor.

La maladie de Parkinson est l’une des plus répandue dans le monde. Des analyses post mortem ont mis en évidences des inclusions dans les cerveaux des patients, composées d’α-synucléine. Plusieurs études ont visé à identifier des composés capables d’inhiber l’agrégation de cette protéine, étant donné que cette agrégation est liée à sa toxicité. Néanmoins, de nombreux composés restent encore à être identifiés afin de mettre en évidence des structures moléculaires actives partagées qui pourrait mener à la synthèse d’un principe actif. Les stilbènes sont des composés phénoliques démontrant régulièrement des activités biologiques intéressantes pour la santé. Dans cette étude, nous étudions le comportement anti-agrégatif des stilbènes monomériques (resvératrol, picéatannol) et oligomèriques (ampélopsine, viniférine, et isohopeaphénol). Les résultats présentés mettent en évidence la capacité des stilbènes à inhiber l’agrégation de l’α-synucléine et fournissent des éléments pour comprendre ce mécanisme. / Parkinson’s disease is one of the most spread neurodegenerative diseases in the world. Post mortem analyses have put in evidence small inclusion bodies in patient’s brain, composed of α-synuclein fibrils. Several studies attempted then to identify compounds that could inhibit α-synuclein aggregation, as its aggregation is linked to its toxicity. Still, numerous active compounds need to be identified in order to put on relief shared active structures that could lead to a potent drug design. Stilbenes are phenolic compounds that often display interesting health-related biological activities. In this study, the anti-aggregative behavior of stilbenes monomers (resveratrol, piceatannol) and oligomers such as ampelopsin and isohopeaphenol was assessed. The results put on evidence stilbene propensity to inhibit α-synuclein aggregation and provide an insight into their inhibition mechanisms.

La maladie de Parkinson (MP) se caractérise par des troubles moteurs d'évolution progressive, conséquence de la dégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire. Dans cette maladie, le vieillissement est un facteur de prédisposition majeur. Au cours de ma thèse, j'ai examiné dans un premier temps, les modèles in vivo utilisés au laboratoire pour étudier la MP chez la drosophile, à savoir l'expression de l'α-synucléine et l'intoxication au paraquat. J'ai ainsi contribué à l'identification d'une sous-population de neurones dopaminergiques impliquée dans les effets locomoteurs de l'α-synucléine et à la mise en évidence du rôle d'un récepteur dopaminergique de type D1 dans la neurotoxicité du paraquat. J'ai ensuite montré que l'activité des neurones dopaminergiques accélère la sénescence et diminue la durée de vie des drosophiles en contribuant de manière significative à la production des DRO dans le cerveau. Enfin, nous avons identifié et caractérisé chez la drosophile une protéine homologue de LAMP-2A, le récepteur lysosomal de l'autophagie médiée par les chaperonnes (AMC), et démontré que l'augmentation de la clairance neuronale des protéines cytosoliques par l'expression du LAMP-2A humain ou de son homologue de drosophile a des effets positifs sur le déclin locomoteur lié à l'âge et la résistance aux facteurs de la MP, mais qu'elle n'augmente pas la longévité. Ces résultats suggèrent que l'AMC est un mécanisme conservé chez la drosophile et que son activation protège contre le stress oxydatif et le vieillissement neuronal. / Parkinson's disease (PD) is characterized by progressive motor disorders resulting in dopaminergic neurons degeneration in the substantia nigra. In this pathology, aging is a major predisposing factor. During my thesis, I examined initially, in vivo models used in the laboratory to study the PD in Drosophila, namely the expression of α-synuclein and paraquat. I have contributed to the identification of dopaminergic neurons subpopulation involved in locomotor effects of α-synuclein and highlighting the role of a dopamine D1-like receptor in neurotoxicity of paraquat. I then shown that the activity of dopaminergic neurons accelerated senescence and decreases Drosophila lifespan by contributing significantly to the production of ROS in the brain. Finally, we identified and characterized Drosophila homologous of LAMP-2A protein, involves in autophagy-mediated chaperone (AMC), and demonstrated that the increase in neuronal clearance of cytosolic proteins by the expression human LAMP-2A or its Drosophila homologue has positive effects on the locomotor decline associated with aging and resistance against PD factors, but it does not increase longevity. These results suggest that the CMA is a conserved mechanism in Drosophila and its activation protects against oxidative stress and neuronal aging.

Dans de nombreuses maladies neurodégénératives dont la Maladie de Parkinson, mais également dans le processus de vieillissement normal, il a été observé une accumulation excessive des niveaux de fer associée à une production accrue d‘espèces réactives de l’oxygène (ROS).Il est bien connu que le fer (i) participe à la réaction de Fenton pour produire le ROS le plus toxique, le radical hydroxyle, (ii) accélère l’auto-oxidation de la dopamine, augmentant le stress oxydant et (iii) augmente la peroxydation lipidique qui va déclencher l'agrégation des protéines, dont l’α-synucléine, une caractéristique de la maladie de Parkinson. Tous ces phénomènes rendent les neurones dopaminergiques très sensible au stress oxydant.Récemment, une nouvelle forme de mort cellulaire a été découverte sur des cellules cancéreuses. Cette mort cellulaire est appelée « ferroptose » car elle dépend essentiellement du fer intracellulaire. De plus, elle est liée à une très grande augmentation du stress lipidique.Le principal objectif de ce travail de thèse a donc porté sur la possible implication de la ferroptose dans la mort des cellules dopaminergiques.Dans un premier temps, nous avons montré que la lignée de neurones dopaminergiques (LUHMES) est un modèle particulièrement adapté à l’étude de mort cellulaire induite par le fer comparativement à d’autres modèles plus classique.La seconde partie du travail a donc été consacrée à l'étude de l’implication de la ferroptose dans les neurones dopaminergiques. D’abord par une approche cellulaire avec les cellules LUHMES, nous avons pu observer (i) que l’inducteur spécifique de cette mort, l’érastine, est très efficace pour induire la mort des cellules dopaminergiques, (ii) que l'inhibition de la ferroptose protégeait de la mort induite par des agents oxydants classiquement utilisés dans les études sur la maladie de Parkinson comme le MPP+ et (iii) que la PKC joue un rôle majeur dans la mort par ferroptose. Tous ces résultats ont ensuite été confirmés dans un modèle de culture organotypique, à l’interface entre la culture cellulaire et le modèle animal.Enfin, nous avons montré que l’utilisation des inhibiteurs de la ferroptose ainsi que celui de la PKC, confère une protection des neurones dopaminergiques dans un modèle de souris MPTP, modèle d’étude de la maladie de Parkinson.En conclusion ce travail de thèse montre pour la première fois l'implication de la ferroptose dans une maladie neurodégénérative comme la maladie de Parkinson et suggèrent que le développement d'inhibiteurs spécifiques de cette mort cellulaire pourrait être des futures cibles thérapeutiques possibles. / In many neurodegenerative diseases including Parkinson's disease, as well as in the regular aging process, an excessive accumulation of iron levels associated with increased production of oxygen species (ROS) have been observed.It is well known that iron (i) participates in the Fenton reaction to produce the most toxic ROS, the hydroxyl radical, (ii) accelerates auto-oxidation of dopamine, increasing the oxidative stress and (iii) increases lipid peroxidation that will trigger the aggregation of proteins, including α-synuclein, a hallmark of Parkinson's disease. All theses factors make dopamine neurons very sensitive to oxidative stress.Recently, a new form of cell death was found on cancer cells. This cell death is called ferroptosis because it essentially depends on the intracellular iron. In addition, it is linked to a very large increase in lipid stress.The main objective of this work has focused on the possible involvement of ferroptosis in the death of dopamine cells.First, we showed that the line of dopaminergic neurons (LUHMES) is a model particularly suited to the study of cell death induced by iron compared to other more conventional models.The second part of the work has been devoted to the study of the involvement of ferroptose in dopaminergic neurons. First by a cellular approach with LUHMES cells, we observed that (i) the specific inducer of this death, erastin, is very effective to induce the death of dopaminergic cells, (ii) inhibition of ferroptosis protected from death induced by oxidizing agents conventionally used in studies of Parkinson's disease like MPP+ and (iii) that PKC plays a major role in death by ferroptosis. These results were then confirmed in an organotypic culture model, at the interface between cell culture and animal models.Finally, we have shown that the use of ferroptosis inhibitors and PKC inhibitor, provides protection of dopaminergic neurons in MPTP mice model, animal model for studying of Parkinson's disease.In conclusion this study demonstrates for the first time the involvement of ferroptosis in a neurodegenerative disease such as Parkinson's disease and suggest that the development of specific inhibitors of this cell death could be possible future therapeutic targets.

L’intégration sensori motrice (ISM) est le processus par lequel les afférences sensitives sont intégrées par le système nerveux central et utilisées pour assister l’exécution des programmes moteurs. Plusieurs données suggèrent que celle-ci est anormale dans la maladie de Parkinson et serait impliquée dans la pathophysiologie de l’akinésie. En effet, la discrimination cutanée, l’acuité tactile spatiale, la kinesthésie ont été décrites déficientes dans cette maladie. Sa sensibilité aux traitements dopaminergiques est controversée. L’objectif de notre travail a été de tacher de mettre en évidence cette ISM anormale dans la maladie de Parkinson grâce à 2 techniques neurophysiologiques. Il s’agissait pour la 1e de la synchronisation liée à l’évènement des rythmes bêta (SLE bêta) qui permet d’étudier la désactivation corticale à la fin d’un mouvement actif mais aussi l’intégration corticale des afférences somesthésiques notamment lors des mouvements passifs et de la stimulation électrique des nerfs périphériques. La 2nde était l’étude de la modulation de l’excitabilité du cortex moteur primaire (évalué par la stimulation magnétique transcrânienne (TMS)) par des afférences somesthésiques générées par la stimulation électrique du nerf médian. Le but était de mettre en évidence des anomalies dans la modulation de l’excitabilité du cortex moteur primaire dans les intervalles inhibiteurs courts et longs (SAI et LAI) et/ou facilitateur (AIF). L’effet des traitements dopaminergiques a été évalué dans les deux cas par un enregistrement des patients après un sevrage thérapeutique. De nombreux protocoles de stimulation magnétique transcrânienne répétitive du cortex moteur que ce soit à basse ou haute fréquence, ont montré une efficacité sur l’akinésie. Il semblerait que les séances à fréquence plus rapides soient plus efficaces. Nous avons testé une nouvelle technique excitatrice à haute fréquence dite theta burst intermittente (ITBS) en regard du cortex moteur primaire chez des patients parkinsoniens et évalué l’effet sur l’akinésie. Nous avons par ailleurs étudié l’effet de cette stimulation sur l’ISM évaluée en conditionnant la TMS par une stimulation électrique du nerf médian. Notre 1e partie de l’étude a mis en évidence un effondrement de la SLE bêta dans la maladie de Parkinson après un mouvement actif, passif et une stimulation électrique du nerf médian. La levodopa a amélioré seulement la SLE bêta lors du mouvement actif. Nous avons pu ainsi confirmer l’atteinte de la SLE bêta active dans la maladie de Parkinson en lien avec un déficit de désactivation corticale en fin de mouvement mais aussi mettre en évidence une atteinte de la SLE bêta sensitive témoin d’un déficit du traitement cortical des afférences proprioceptives. La SLE bêta active a été améliorée par la levodopa alors que la SLE sensitive n’a pas été modifiée ce qui montre la dopa sensibilité de la désactivation corticale et le caractère non dopa sensible de l'ISM. Notre 2e partie n’a pas mis en évidence de différence significative dans la modulation de l’excitabilité du cortex moteur primaire par la stimulation électrique du nerf médian entre des patients parkinsoniens en début de maladie ni à un stade plus avancé par rapport à des témoins appariés par l’âge. En revanche la prise de levodopa a été associée à une aggravation de la LAI ce qui suggère aussi l’absence d’amélioration de l’ISM dans la maladie de Parkinson voire son aggravation par le traitement dopaminergique. Nous avons par contre montré que la modulation de l’excitabilité du cortex moteur primaire déclinait avec le vieillissement normal pour ce qui concerne les intervalles longs inhibiteurs (LAI) et facilitateurs (AIF) grâce à une comparaison d’une population de sujets contrôles jeunes et âgés sains. La session unique d’ITBS appliquée sur le cortex moteur primaire des patients parkinsoniens a permis d’améliorer transitoirement l’akinésie et la rigidité du membre supérieur controlatéral. [...] / Sensori motor integration (SMI) is the process whereby sensory inputs are integrated by the central nervous system and used for assisting motor program execution. Further data suggest that SMI is deficient in Parkinson's disease and might be implied in pathophysiology of akinesia. Indeed, two point skin discrimination, precision in tactile spatial acuity, kinaesthesia have been described deficient in Parkinson's disease. Dopaminergic treatment effects in sensory processing are controversial. The aim of our study was to investigate SMI in Parkinson's disease by using two neurophysiological techniques. The first one was the event related synchronization of beta rhythms (ERS beta) which reflects neural deactivation of the motor network at the end of active movement and also somesthesic afferences processing after passive movement or electric nerve stimulation. The second technique was the modulation of primary motor cortex excitability (investigated by trans cranial magnetic stimulation (TMS)) by somesthesic afferences generated by median nerve electric stimulation. This electric nerve stimulation consisted in inhibitory short or long interstimulation intervals (respectively SAI and LAI) and also facilitatory interval (AIF). Dopaminergic treatment effect was investigated in both techniques by recording patients after treatment withdrawal. Many protocols of repetitive transcranial stimulation over the primary motor cortex have been shown to be effective to reduce akinesia in Parkinson’s disease. High frequencies of stimulation seem to be more effective. We aimed at studying if a new excitatory protocol of high frequency called intermittent theta-burst (iTBS) over the primary motor cortex also affects akinesia and SMI investigated by conditioning TMS by median nerve stimulation. The first part of our study showed a decrease in ERS beta in Parkinson disease after an active movement, a passive movement and en electric median nerve stimulation. We have confirmed that the active ERS beta is deficient in Parkinson's disease and is associated to a deficient motor cortex deactivation at the end of the movement. Furthermore, we showed that sensory ERS beta is deficient, reflecting that cortical processing of sensory afferences is also deficient. Levodopa enhanced active but not sensory beta ERS. This suggests the dopa sensitivity of motor cortex deactivation and the absence of dopasensitivity of cortical processing of somesthesic afferences generated by movement.The second part failed to show a significant difference between parkinsonian patients and age matched controls in the modulation of primary motor cortex by median nerve stimulation. In patients with Parkinson's disease, levodopa worsened LAI. This suggests that SMI in Parkinson disease is not dopa sensitive and is even worsened by treatment. In control subjects, the modulation of primary motor cortex excitability by sensory afferences declined with normal aging because LAI and AIF decreased in old compared to young controls.The unique session of iTBS over primary motor cortex in parkinsonian patients improved akinesia and rigidity of contralateral upper limb. This improvement was higher in patients under their usual dopaminergic treatment than in de novo patients or after treatment withdrawal. AIF was clearly enhanced but only in patients under usual dopaminergic treatment suggesting that iTBS over primary motor cortex has improved akinesia in patients treated by levodopa via an improvement of SMI.

Les ganglions de la base (GB) sont principalement connus pour leurs fonctions motrices, mais présentent également des fonctions non motrices. Sans surprise, il a été montré qu’ils sont impliqués dans des troubles moteurs tels que la maladie de Parkinson ou les dystonies. Des études récentes suggèrent que les GB jouent également un rôle prépondérant dans des maladies “non-motrices” telles que l’épilepsie d’absence , qui est une épilepsie généralisée non convulsive. Dans l’ensemble de ces dysfonctions des GB, les symptômes sont accompagnés de différents patrons oscillants d’activité neuronale souvent synchronisés entre les différents noyaux des GB, le cortex et d’autres aires cérébrales. Comment les GB peuvent-ils favoriser ou soutenir ces différentes activitées oscillantes?Des expériences récentes ont montré le rôle clé joué par les GB dans l’épilepsie d’absence et remettent en question le point de vue traditionnel selon lequel les circuits thalamo-corticaux sont responsables des crises d’absence. Nous proposons une nouvelle théorie selon laquelle les rétroactions opérées par les GB sur l’activité corticale rend le réseau bistable et entraîne les patrons d’activité oscillante qui apparaîssent pendant les crises. Notre théorie est compatible avec l’ensemble des résultats expérimentaux connus et elle prédit qu’un input excitateur transitoire sur le cortex peut terminer prématurément les crises d’absence. Nous présentons ici des résultats préliminaires en accord avec cette prédiction.De multiples fréquences des oscillations d’activité sont observées dans la maladie de Parkinson au sein des GB, telles que les fréquences correspondant aux tremblement des membres ou encore les oscillations béta. Nous montrons que notre model peut générer des oscillations à différentes échelles temporelles qui coïncident avec les fréquences des oscillations dans la maladie de Parkinson. Notre théorie peut rendre compte des oscillations observées dans la maladie de Parkinson et dans l’epilépsie d’absence dans un cadre théorique unifié et suggère deux scénarios pour expliquer les multiples fréquences des oscillations d’activité, à la fois pathologiques et fonctionnelles. / The Basal Ganglia (BG) are thought to be involved primarily in motor but also in non-motor functions. Unsurprisingly, the BG are shown to be involved in motor dysfunctions such as Parkinson's disease or dystonia. More recent studies suggest the key role of the BG in "non-motor" diseases such as absence epilepsy which is a generalized non-convulsive epilepsy. In these diseases, symptoms accompany various oscillatory patterns of neural activity often synchronized across the BG, cortex and other brain areas. How can the BG support these different kinds of oscillatory patterns?Recent experiments have highlighted the key role of the BG in absence seizures and question the traditional view in which thalamocortical circuits underlie absence seizures. We propose a novel theory according to which the feedbacks of cortical activity through BG make this network bistable and drive the oscillatory patterns of activity occurring during the seizures. Our theory is compatible with virtually all known experimental results and it predicts that well-timed transient excitatory inputs to the cortex advance the termination of absence seizures. We report preliminary experimental results consistent with this prediction.Multiple oscillatory frequencies are observed in Parkinsonian BG such as the frequencies of the limb tremor and the beta oscillations. We show that our model can generate oscillations with multiple timescales which resemble Parkinsonian oscillations. Our theory can model the oscillations in Parkinson's disease and absence epilepsy in a unified framework and points to two scenarios to explain multiple frequencies of pathological and functional oscillations.

Ces dernières années de nombreux marqueurs de l’atteinte nigrostriatale ont été élaborés et testés dans la maladie de Parkinson (MP). Ces marqueurs peuvent détecter et quantifier la neurodégénérescence dans la substance noire (SN) des patients ainsi que dans les formes précoces prémotrices de la maladie. Leur performance diagnostique reste mal connue de même que l’atteinte extra-nigrale.Dans ce travail nous avons étudié l’atteinte de la SN dans les formes précliniques et prémotrices de la MP. La charge en fer était augmentée chez des porteurs des mutations symptomatiques mais également chez des porteurs sains. De plus, nous avons observé une atteinte pré-motrice de la SN chez des sujets touchés par les troubles des comportements en sommeil paradoxal (TCSP) qui n’ont pas encore développé un syndrome parkinsonien. Chez ces sujets, l’atteinte de la SN a été le mieux mise en évidence par l’imagerie sensible à la neuromélanine et le tenseur de diffusion avec la fraction d’anisotropie, suggérant un intérêt dans la caractérisation prodromale de la MP. Ces mêmes marqueurs présentaient également la meilleure performance diagnostique dans la MP. Finalement, nous avons trouvé des anomalies bulbaires en tenseur de diffusion dans la MP, qui étaient corrélées aux symptômes dysautonomiques cardiaques et respiratoires, suggérant l’intérêt de ce marqueur pour étude de l’atteinte bulbaire. Ceci ouvre une possibilité d’étude bulbaire chez des sujets présymptomatiques car une atteinte bulbaire devrait apparaître avant les symptômes moteurs selon le modèle de Braak. Ces marqueurs sont peut-être la première étape vers un diagnostic présymptomatique de la MP dans la pratique clinique. / In recent years numerous biomarkers of nigro-striatal damage were proposed in Parkinson's disease (PD). These markers are able to detect and quantify neurodegenative changes in the substantia nigra (SN) of patients with PD as well as in subjects with premotor conditions. Their diagnostic performances to detect PD as well as the extent of extranigral pathology remain incompletely understood.In this work we observed the damage of the substantia nigra in preclinical and premotor forms of PD. Iron load was increased in both symptomatic and asymptomatic mutations carriers, suggesting the interest of the biomarker in PD related genetic mutations. In addition, we found a pre-clinical impairment of the SN in subjects affected by idiopathic sleep in REM behavioral disorders (iRBD) who have not yet converted to Parkinsonism. In these subjects, the SN damage was best demonstrated by neuromelanin-sensitive imaging and diffusion tensor imaging (DTI) with fractional anisotropy measure, suggesting an interest of these measures in the prodromal characterization of PD. These same markers had the best performance for PD diagnosis.Finally, we found medulla oblongata damage patients with PD using DTI. This damage was correlated with cardiac and respiratory autonomic symptoms, suggesting the importance of this biomarker in medulla oblongata damage exploration. It also opens a possibility of medulla oblongata study in presymptomatic subjects as medulla oblongata damage should appear before motor symptoms based on the Braak model.These biomarkers may be the first step towards a presymptomatic diagnosis of PD in clinical practice.

La maladie de Parkinson (MP) appartient à la famille des a-synucléinopathies. Ces pathologies ont en commun d'être liées à l'a-synucléine (a-syn), protéine neuronale dont les rôles précis sont encore mal définis. Dans un contexte où des pesticides, comme le paraquat, ont été liés épidémiologiquement au déclenchement précoce de la MP chez des agriculteurs, certaines substances sont devenues des substances de référence dans les études portant sur les synucléinopathies. Le paraquat induit une pathologie parkinsonienne comprenant des agrégations de l'a-syn ou des pertes spécifiques de neurones dopaminergiques. Dans nos études nous avons premièrement mis en place un modèle d'exposition par voie orale au paraquat en utilisant l'administration. Par la suite nous avons étudié les effets de cette administration orale au paraquat sur le système nerveux entérique présent dans l'intestin de souris C57Bl/6 et transgénique TgM83. Cette lignée transgénique possède la particularité de développer spontanément une synucléinopathie, simultanément dans l'intestin et le cerveau, présentant des dépôts d'a-syn phosphorylée. L'ingestion du paraquat induit une accélération de l'apparition de la synucléinopathie entérique. Dans une seconde étude biochimique, nous montrons que l'exposition orale au paraquat induit une augmentation globale des niveaux d'a-syn totale dans le système nerveux central et entérique des souris.Nous montrons ici les effets délétères de l'exposition orale au paraquat sur l'intestin en lien avec l'a-syn, par l'accélération d'une synucléinopathie mais aussi par l'induction d'une réponse générale, cérébrale et entérique, traduite par une hausse des niveaux d'a-syn / Parkinson's disease (PD) belongs to the a-synucleinopathies family. These pathologies have in common that they are linked to a-synuclein (a-syn), a neuronal protein whose precise roles are poorly defined. Some pesticides, such as paraquat, have been epidemiologically linked to the early onset of PD in farmers; some substances have become essential in the studies of synucleinopathies. Paraquat induces parkinsonian pathologies including a-syn aggregations or specific dopaminergic neurons loss. In our studies, we first set up a model of oral exposure to paraquat by drinking water. Subsequently, we studied the effects of this oral administration to paraquat on the enteric nervous system of the intestine of C57Bl/6 and TgM83 transgenic mice. This transgenic line has the peculiarity of simultaneously and spontaneously developing a synucleinopathy in the intestine and in the brain, displaying deposits of phosphorylated a-syn. The oral ingestion of paraquat induces acceleration in the appearance of enteric synucleinopathy. In a second biochemical study, we show that oral exposure to paraquat induces an overall increase in total a-syn levels in the central and enteric nervous systems of mice.Our results show the deleterious effects of paraquat oral administration on the intestine in relation to a-syn, by the acceleration of synucleinopathy but also by the induction of a widespread cerebral and enteric response, shown by an increase in cellular levels of a-syn

Doyenne de la thérapeutique antiparkinsonienne, puissant outil pharmacologique au profil singulier, l’apomorphine est aujourd’hui indiquée comme thérapeutique de deuxième intention, au stade où les fluctuations liées au traitement oral handicapent le quotidien des patients. Si ses effets sur la triade parkinsonienne et les fluctuations motrices sont connus et objectivés depuis le milieu du XXème siècle, son spectre d’action sur les troubles non moteurs a, quant à lui, été encore peu exploré. Ce travail de thèse avait deux objectifs : (1) établir un état de l’art quant aux connaissances actuelles sur l’apomorphine et (2) étudier les effets d’un traitement par pompe à apomorphine sur la symptomatologie non motrice parkinsonienne, en particulier aux plans cognitifs et émotionnels, sur une période de six mois. Pour ce faire, deux études ont été menées. La première, intitulée APO-TEP, s’intéressait à l’évolution de l’état cognitif et de la qualité de vie de patients présentant la maladie à un stade avancé, mais ne pouvant bénéficier de la chirurgie de stimulation cérébrale profonde du noyau subthalamique. Une exploration du métabolisme cérébral était associée à l’évaluation clinique. Ce travail a permis de mettre en évidence une amélioration significative des fonctions motrices, cognitivo-psychiatriques (fonctions exécutives et apathie) et de la qualité de vie après six mois de traitement. Des modifications d’activité cérébrale dans les réseaux fonctionnels cognitifs, moteurs et limbiques ont par ailleurs été observées, soutenant l’idée d’un substratum anatomo-fonctionnel diffus. La seconde étude, intitulée APO-EMO, évalue les effets du traitement par pompe à apomorphine sur la sphère émotionnelle, souvent altérée dans la maladie de Parkinson. Cette dernière étude est toujours en cours ; les résultats préliminaires ne mettent pour l’heure pas en évidence d’effets sur la perception individuelle des émotions (intelligence émotionnelle et expressivité). Les analyses visant à explorer les effets du traitement sur le mimétisme facial et la reconnaissance des expressions faciales émotionnelles seront menées dans un second temps. L’ensemble de ces résultats expérimentaux est discuté à la lumière des données de la littérature et plusieurs perspectives cliniques et de recherche sont développées. De nouveaux travaux, visant à mieux comprendre les réseaux neuronaux et les voies neurochimiques activées par l’apomorphine en perfusion continue, sont à mener. Longtemps cantonnée au rang de curiosité pharmacologique, l’apomorphine semble enfin trouver sa place dans l’arsenal thérapeutique. / Apomorphine is a peculiar drug, currently used as a second-line therapy in Parkinson’s disease (PD). If its motor efficacy has been amply established, questions remain about its effect on non motor symptoms, a common burden in PD. This thesis address these questions by (1) reviewing the state of the art of the current knowledge about apomorphine (history, pharmacology and current interest in neurological disorders) and (2) exploring the effect of continuous subcutaneous apomorphine infusion (CSAI) on cognitive and emotional symptoms in PD, while studying brain metabolism. Two studies were conducted: APO-TEP and APO-EMO. Well-tolerated, CSAI appears to be an interesting option in advanced PD. Changes in brain metabolism (motor, cognitive and limbic networks) were observed at 6 months and correlated to clinical improvement (executive functions, apathy and motricity) in patients with advanced PD and contra-indications for subthalamic nucleus deep brain stimulation. Preliminary results of the ongoing APO-EMO study suggest that CSAI does not seem to improve emotional self-perception in patients; however we will further explore its effect on facial mimicry and facial emotion recognition. If further research is still needed, apomorphine seems to be destined to become a key feature of future therapeutic strategies, in PD (nonmotor symptoms, advanced PD, withdrawal of oral medications) but also in other dopaminergic disorders, and rightly so.