Les microglies sont petites cellules gliales du système nerveux centrale (SNC) considérées comment les cellules immunitaires pour la ressemblance avec les macrophages et la capacité de phagocyter. Bien quelles sont distribués partout le SNC, la densité, la morphologie et l’état d’activation de la microglie diffère selon la région du cerveau. Il a été signalé récemment que les microglies sont fortement activées dans le bulbe olfactif (OB) des souris saines. C’est cet état constant d’activation qui nous suggère que les microglies peuvent jouer un rôle crucial dans l'OB. Dans cette étude, nous avons cherché à expliquer le rôle de la microglie en l’OB. Nous avons évalué les changements survenus dans la densité et le niveau d’activation de la microglie avec: l’abolition de la neurogenèse, la deprivation sensorielle et la présentation des molécules d’odeur. Fait intéressant, en utilisant des souris transgéniques portant le gène de la luciférase sous le contrôle transcriptionnel du promoteur de TLR2, nous avons observé que la présentation d’odeur a induit une activation de la microglie. Nos résultats suggèrent que les microglies dans l'OB peuvent être impliqués dans le traitement sensoriel et jouer donc un rôle important dans le comportement animal. Mots clé: microglie, bulbe olfactif, neurogenèse adulte, olfaction. / Microglia are small glial cells present in the central nervous system (CNS) that are considered as resident immune cells because of their resemblance with macrophages and capacity to phagocyte. Although they are distributed throughout all the CNS, the density, morphology and state of activation of microglia vary according to brain region. It has been recently reported that microglia are highly activated in the olfactory bulb (OB) of healthy mice. It remains however unclear why these cells are present in the activated alert state in the OB and what is their role in the bulbar network stability and/or function. In this study we aimed to examine the role of microglia in the OB. We evaluated changes in the density and level of activation of microglia following: ablation of adult neurogenesis, sensory deprivation as well as presentation of odor molecules. Interestingly, using a transgenic mouse bearing the luciferase gene under the transcriptional control of a murine TLR2 promoter, we observed that odor presentation induces a dramatic increase in the microglia activation. Our findings suggest that microglia in the OB may be involved in the sensory processing and play thus an important role in animal behaviour. Keywords: Microglia, olfactory bulb, adult neurogenesis, olfaction.

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Suite à un traumatisme cérébral, les microglies sont impliquées dans la réponse cellulaire inflammatoire. Le passage de la forme quiescente à la forme activée des microglies est associé à l’augmentation marquée du récepteur membranaire TLR2 (Toll-like receptor). Le rôle de ce récepteur sur la récupération fonctionnelle à court et à longs termes demeure incertain. C’est pourquoi cette thèse a pour but de clarifier la dynamique et le rôle de l’activation des microglies en utilisant le récepteur TLR2 comme marqueur suite à une ischémie cérébrale transitoire. Pour ce faire, nous avons entre autre utilisé un modèle murin généré dans le laboratoire, la souris TLR2-luc-GFP, pour étudier de façon longitudinale la réponse inflammatoire in-vivo. En premier lieu, l’activation microgliale, suite à la lésion, a été analysée chez une souris n’exprimant pas le récepteur TLR2. Les résultats de cette étude démontrent que l’absence du récepteur TLR2 retarde la réponse immunitaire et cause à long terme une augmentation du volume ischémique. De plus, la perte des récepteurs TLR2 corrèle avec la baisse des niveaux de IGF-1, un facteur anti-apoptotique et neurotrophique exprimé par les microglies dans la région ischémique. En deuxième lieu, nous avons évalué l’effet de l’environnement sur la réponse microgliale suite à une ischémie cérébrale induite par photothrombose. Une baisse d’activation microgliale fut mesurée chez les souris en milieu enrichi et cette diminution est accompagnée d’une meilleure récupération fonctionnelle. En troisième lieu, l’activation microgliale, en absence d’estrogène a été analysée chez une souris ErαKO à la suite d’une ischémie cérébrale transitoire. Les résultats de cette étude démontrent que l’absence du récepteur Erα diminue l’activation microgliale. De plus, la voie signalétique JAK/STAT, via la cytokine IL-6, serait préférentiellement utilisée chez ces souris au cours de la réponse inflammatoire. Finalement, cette thèse démontre l’importance de la microglie dans l’établissement de la réponse immunitaire ainsi que dans la récupération fonctionnelle suite à une ischémie cérébrale dans différents modèles. Grâce à une compréhension plus approfondie des mécanismes inflammatoires, la mise en place de stratégies thérapeutiques ne sera que plus efficace. / Cerebral ischemia is associated with a strong inflammatory response. Glial activation that ensues contributes to neuronal damage and/or provides trophic support to injured neurons. Activated microglia is one of the key components of the cellular response to CNS injuries and the passage from the quiescent to reactive microglia is associated with an upregulation of a membrane receptor called the toll-like receptor 2 (TLR2). Although upregulation of TLR2 his known to play a major role in the innate immune response, the functional significance and the dynamics of this response in a model of focal cerebral ischemia is still unclear. Therefore, to further clarify the role of TLR2 after a cerebral ischemia, we developed a model system for in vivo, non-invasive analysis of the TLR2 activation in the brain. This thesis is divided in three distinct chapters. In the first chapter the role of the TLR2 signaling and microglial activation in a TLR2KO mouse was investigated beyond 72 hours. This work clearly demonstrates that the lack of TLR2 affects the neuroinflammatory response causing a delayed exacerbation of the ischemic lesion. Furthermore, TLR2 deficient mice reduced levels of IGF-1, a neurotrophic and antiapoptotic factor express by microglial cells. In the second chapter, we evaluated the effect of environmental enrichement on the inflammatory response after phototrombotic stroke in our TLR2-luc-gfp mice. Study of microglial activation showed that multisensory stimulation attenuated TLR2-induced microglial activation, thus leading to a greater neurological outcome. In the third chapter, we crossed TLR2-luc-gfp mice with ErαKO mice to study the effect of a major oestrogen signalling pathway on microglial activation after cerebral ischemia. The lack of Erα receptor reduced microglial activation in normal female mice as well as oestrogen-deprived mice. Likewise a shift toward the JAK/STAT pathway was observed suggesting its implication in the inflammatory process. Finally this thesis illustrates the significant impact of the microglia on the immune response and the recovery after a cerebral ischemia in different mouse models. With this newly acquired knowledge on inflammatory process the establishment of better therapeutic strategy could only benefit from it.

Thèse de doctorat : Médecine. Neurosciences : Université de Nantes : 2005. / Bibliogr.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 71-79. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [53]-63. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Les microglies sont les cellules immunitaires résidentes du cerveau. Les microglies sont principalement connues pour leur capacité à éliminer des débris toxiques, des cellules dysfonctionnelles ou dégénérées, ainsi que des pathogènes, et à médier des évènements inflammatoires. Cependant, les fonctions des microglies sont plus diverses que considérées auparavant. Les microglies participent à la modulation neuronale et synaptique, l'organisation vasculaire et la modulation des autres cellules gliales comme les astrocytes et les oligodendrocytes. Les fonctions microgliales sont nécessaires pour un fonctionnement sain du cerveau, le comportement et les fonctions cognitives tout au long de la vie. Les microglies sont sensibles aux changements dans leur environnement et présentent une vaste gamme de réponses aux changements environnementaux. L'exposition au stress psychologique chronique affecte la structure et la fonction du cerveau et mène à des conséquences sur le comportement et la cognition. Les microglies répondent au stress chronique et leurs réponses peuvent devenir dysfonctionnelles. Les facteurs environnementaux peuvent également avoir des effets synergiques avec le stress chronique. L'apport nutritionnel est un facteur de vie modifiable important pour le fonctionnement du cerveau. Certaines diètes sont des facteurs de risque pour développer certaines maladies, mais elles peuvent aussi protéger contre divers risques ainsi que permettre d'acquérir une résilience aux facteurs de risque. La diète cétogène est utilisée comme un régime qui offre des améliorations notamment pour les troubles d'humeur et possède des effets anti-inflammatoires. Cependant, les effets de cette diète et le stress sur le cerveau et les microglies restent peu étudiés. Néanmoins, il est essentiel d'étudier les effets de la diète cétogène sur la résilience au stress et les microglies. Les microglies sont situées dans le parenchyme cérébral et leurs caractéristiques dépendent de leur position dans le cerveau. Ces variations sont accentuées par leur réponse aux facteurs environnementaux ou par des changements dans leur contexte immédiat. La visualisation de la microglie permet leur identification et l'analyse de leur densité, distribution et morphologie. Cette approche a une grande utilité pour étudier les microglies dans des contextes de santé et de pathologie. Les microglies sont des macrophages spécialisés dérivés du sac vitellin qui migrent jusqu'au cerveau dans les premiers jours de gestation où elles restent isolées et deviennent une population autorenouvelable. Les macrophages périphériques proviennent de la moelle osseuse. Dans des contextes spécifiques, les macrophages périphériques peuvent infiltrer le cerveau et co-exister avec la microglie. Le développement de techniques qui permettent de différentier entre la microglie et les macrophages périphériques infiltrant est nécessaire. J'ai développé un protocole pour distinguer entre les microglies et les macrophages infiltrants en fonction de leur expression du marqueur de microglie et macrophages IBA1 et du marqueur de microglies TMEM119. Ce protocole comprend des outils d'analyses pour étudier la densité, la distribution et la morphologie des microglies en utilisant des logiciels d'utilisation libre. Mon protocole inclut également des outils pour interpréter les résultats des analyses présentées et des solutions aux problèmes plus communs. Ce protocole permet d'étudier les contributions de ces deux types cellulaires dans différents contextes sains et pathologiques. L'exposition au stress psychologique augmente le risque d'incidence de plusieurs maladies, incluant les maladies psychiatriques. La résilience et susceptibilité au stress chronique peuvent être modulées par plusieurs facteurs environnementaux, dont des habitudes de vie considérées modifiables. La microglie répond au stress chronique et aux changements de diète. Ainsi, pour la deuxième partie de ma thèse, j'ai étudié les effets de la diète cétogène (KD) et de la résilience au stress chronique sur la microglie. En collaboration avec mes collègues, je présente de nouvelles découvertes sur la biologie du stress, la diète cétogène et ses effets sur la microglie. J'ai examiné des souris mâles adultes supplémentées avec soit une diète contrôle (CD) ou une KD qui ont également été sujettes soit à un protocole de stress psychologique, un protocole de défaite sociale répétitif (RSD), ou demeurées non exposées au stress (contrôles; CTRL). Lors d'un test d'interaction sociale, les souris stressées ont été classifiées comme étant susceptibles (SUS) ou résistantes (RES) au stress psychologique. Ce protocole permet d'étudier les changements spécifiques des souris résistantes ou susceptibles au stress et permet la comparaison avec les souris contrôles. Parmi les souris supplémentées avec une KD, nous avons détecté une tendance plus élevée à être classifiées comme étant des souris RES après le RSD. J'ai analysé la morphologie et l'ultrastructure des microglies dans l'hippocampe ventral, particulièrement le CA1, une région du cerveau connue pour montrer des altérations structurelles suivant la réponse au stress psychologique. Mon étude a identifié de nombreux changements microgliaux liés à la KD et aux phénotypes comportementaux SUS et RES. L'analyse ultrastructurelle en microscopie électronique a montré une réduction des marqueurs de stress cellulaires chez les microglies des souris sur une KD. De plus, mon analyse de microscopie électronique a montré une réduction des contacts entre les microglies et les éléments synaptiques dans les souris SUS en comparaison des souris RES et CTRLs. Finalement, mon analyse de lipidomique dans l'hippocampe a identifié un profil lipidique distinct chez les souris SUS en comparaison des souris CTRLs. Ces différences, combinées avec les réponses microgliales envers la diète et le stress, suggèrent que des changements métaboliques peuvent mener à des phénotypes associés à la susceptibilité au stress. Nos résultats révèlent de nouveaux mécanismes par lesquels la KD pourrait améliorer la résistance au stress psychologique. Somme toute, mon travail comprend le développement de protocoles pour étudier la microglie en utilisant des techniques de microscopie avancées et une caractérisation détaillée de la morphologie et de l'ultrastructure microgliales. Ces méthodes ont été utilisées dans un projet qui étudie les effets synergiques de la diète et du stress sur le comportement et la microglie. Mes résultats suggèrent que la diète cétogène améliore la résistance au stress psychologique. Mes résultats offrent l'opportunité pour des études de suivi dans plusieurs domaines de recherche comme la psychiatrie, la nutrition et la neuroimmunologie. / Microglia are the resident immune cells of the brain. Microglia are mainly known for their roles in clearing toxic debris, removing dysfunctional or degenerating cells and pathogens and for mediating inflammation. However, microglia have other functions including modulating other glial cells (oligodendrocytes, astrocytes), neuronal and synaptic dynamics as well as vascular remodeling. Microglial functions are important for proper brain function, behavior and cognition across the lifespan. Microglia are sensitive to changes in their local environment and present a vast array of responses to an equally diverse set of environmental factors. Chronic psychological stress exposure is an environmental factor known to affect brain structure and function, which results in effects on behavior and cognition. Microglia are able to respond to chronic stress, and their adaptive response to chronic stress can sometimes become maladaptive. Environmental factors interact with each other and alter the physiological response of the brain to them. Diet, a modifiable environmental factor, is also relevant for brain function. Some diets have been known to increase the risk of disease but also confer protection and increase resilience to certain risk factors. The ketogenic diet has been used as a clinical dietary intervention with positive effects on mood improvement and anti-inflammatory properties. Nevertheless, the interactions of stress and diet in the brain, including effects on microglia, remain understudied. Therefore, it is important to study the outcomes of a ketogenic diet on stress resilience and microglial properties. Microglia are distributed across the brain and their function and characteristics vary across the different functional brain domains. This variation is further increased by responses to environmental factors or changes in their immediate environment. Imaging techniques that allow for the identification of microglia, and the analysis of their morphology, density and distribution, remain an important tool to study microglia across different contexts. Microglia are specialized macrophages that originate from the yolk-sac, migrate to the brain during development and become a self-sufficient cell population of the brain. Peripheral macrophages are bone marrow derived. In few contexts, bone marrow-derived macrophages can infiltrate the brain and co-exist alongside microglia. There is a need to develop tools to study the different roles of microglia and bone marrow-derived macrophages. I present a protocol I developed to differentiate between microglia and infiltrating bone marrow-derived macrophages using a double immunostaining for the microglia/macrophage marker ionized calcium-binding adapter molecule 1 (IBA1) and microglial marker transmembrane protein 119 (TMEM119). This protocol also comprises a battery of analyses to assess microglial density, distribution and morphology using open source analyzing tools. It lastly provides tools for result interpretation and troubleshooting of this protocol. My protocol enables the study of microglial features that are relevant in neuroscience research. Psychological stress is major risk for several diseases including psychiatric conditions. Resilience and susceptibility to stress can be modulated by modifiable life-style habits, like diet. Microglia are known to respond to psychological stress and changes in diet. Therefore, in the second part of the thesis, I aimed to study the outcomes of ketogenic diet on stress resilience and microglial properties. In collaboration with my teammates, I present novel findings on the biology of stress resistance, diet and their effects on microglia. I worked with adult male mice following a ketogenic diet (KD) or a control diet (CD) paired with a paradigm of repeated social defeat to study the mechanisms underlying the interindividual differences in the outcomes of psychological stress through the comparison of resistant versus susceptible phenotypes. I observed behavioral changes with a KD. A higher proportion of the KD mice were classified as resistant compared to CD mice following the stress paradigm. Confocal microscopy image analysis of microglia in stress-responsive hippocampus showed morphological adaptations to the diet and stress. Microglia of the non-stressed KD group presented morphological adaptations previously linked to homeostatic microglial states. I further observed distinct morphological changes in microglia of susceptible and resilient animals suggesting specific adaptations to stress. Ultrastructural analysis of hippocampal microglia using scanning electron microscopy also revealed effects of the stress and diet. Microglia of susceptible mice made less contacts with synaptic elements. I observed a reduction of tertiary lysosomes, resulting from phagolysosomal activity, in non-stressed KD mice. I also measured reduced microglial cellular stress markers at the ultrastructural level with the KD treatment. Finally, lipidomic analysis revealed that lipids are differentially regulated by a KD in the hippocampi of susceptible animals. These findings show that diet can boost stress resistance through stress-related lipid changes in the brain and that microglia respond to stress and diet, potentially underlying the beneficial effects of KD. Altogether, my work includes the development of protocols for the study of microglia using advanced imaging techniques and in-depth characterization of microglia morphology and ultrastructure. These methods are employed in a project that studied the interplay of diet and stress and their outcomes on behavior and microglia. My findings showed that KD increases resistance to psychological stress. My results provide the opportunity for followup research in various fields such as psychiatry, nutrition and neuroimmunology.

L'accident vasculaire cérébral (AVC) est l'une des trois principales maladies dans le monde. Jusqu'à présent, les thérapies disponibles dans l'application clinique sont limitées et s'appliquent à un nombre restreint de groupes de patients en raison de la complexité et de la gravité de l'incidence des accidents vasculaires cérébraux ischémiques. La modulation de la neuroinflammation a été au centre de l'attention de la recherche translationnelle car elle est le principal acteur de la gravité de l'AVC et de ses résultats. Par conséquent, plusieurs découvertes thérapeutiques ont été faites pour moduler la neuroinflammation après un accident vasculaire cérébral ischémique. La microglie est connue pour être un régulateur important de l'inflammation. Cependant, les mécanismes de régulation précis qui influencent l'activation microgliale dans l'AVC ischémique sont encore moins connus. Dans le chapitre 2, nous avons découvert un mécanisme de régulation dans la microglie activée dans les conditions de l'AVC ischémique, similaire à nos découvertes précédentes dans la microglie due à la réponse immunitaire innée (inflammation déclenchée par le LPS). En utilisant un modèle de souris transgénique exprimant la grande sous-unité ribosomique L10a sous le contrôle transcriptionnel du promoteur CD11b spécifique des myéloïdes et en utilisant une méthode modifiée de purification par affinité du ribosome traducteur, nous avons pu réaliser une analyse parallèle de la transcription et de l'expression de la sous-unité ribosomique L10a. Nous avons pu réaliser un profilage transcriptomique et protéomique parallèle de la microglie, ce qui nous a permis d'analyser l'instantané de l'état dynamique de traduction du complexe ribosomique microglial. En analysant les données transcriptomiques et protéomiques, nous avons identifié une dissociation distincte entre l'ARNm microglial et les gènes peptidiques due à l'arrêt de la traduction par une protéine de liaison à l'ARN, SRSF3. Une analyse plus poussée de l'UTR 3'd'un groupe de gènes immunitaires fortement régulés a confirmé l'existence d'une modification post-transcriptionnelle de l'ARNm par SRSF3 dans l'accident vasculaire cérébral ischémique chez l'homme. Pour valider davantage, nous avons ciblé SRSF3 en utilisant le siRNA-SRSF3 après 24 heures d'accident vasculaire cérébral ischémique, et nous avons vu qu'il y a une synthèse de-novo des protéines qui ont été réprimées par SRSF3 dans la microglie activée. Nous avons constaté que la synthèse des protéines réprimées par le SRSF3 dans la microglie activée se renouvelait. Nos résultats concluent donc que le SRSF3 pourrait être utilisé comme approche thérapeutique pour moduler la réponse microgliale chez les hommes victimes d'un accident vasculaire cérébral ischémique. La prochaine question urgente dans le domaine des accidents vasculaires cérébraux est l'importance de développer des thérapies dépendantes du sexe, car il devient clair qu'il existe des voies immunitaires dépendantes du sexe qui répondent différemment aux cibles thérapeutiques anti-inflammatoires, ce qui fait que les résultats thérapeutiques ne sont pas efficaces pour les femmes (les femmes ménopausées qui sont touchées par un accident vasculaire cérébral) par rapport aux hommes touchés par l'accident vasculaire cérébral. En conséquence, les femmes présentent moins de cas de récupération et restent avec de graves handicaps, parfois même jusqu'à la mort. Ces dernières années, un mécanisme basé sur le genre a été découvert dans la microglie, ce qui nous a permis de mieux connaître sa diversité et son profil moléculaire distinct. Dans cette optique, ma thèse s'attache à comprendre les mécanismes de régulation précis qui modifient les phénotypes microgliaux après un accident vasculaire cérébral ischémique. Dans le chapitre 3, nous avons étudié les phénotypes moléculaires de la microglie provenant d'hommes, de femmes et de femmes ménopausées à la suite d'un AVC ischémique. / Stroke is one of the top three leading diseases worldwide. So far, the therapies available in the clinical application are finite and apply to a smaller group of patients due to the complexity and severity of Ischemic incidence. One of the most targeted approaches for ischemic stroke is modulating neuroinflammation since it has been the major player of stroke severity. Microglia are known to be an important regulator of inflammation. Therefore, there have been several therapeutic findings to improve neuroinflammation after ischemic stroke; often, these findings have not been efficient for women (menopausal women who are affected by stroke) compared to men affected by stroke. As a result, women show fewer recovery cases and are left with severe disabilities, sometimes even death. In the past few years, a sex-based mechanism has been discovered in microglia, giving us more knowledge of its diversity and distinct molecular profile. However, there are still lesser-known precise regulatory mechanisms that modulate microglial activation. Therefore, the importance of developing sex-dependent therapies is becoming inevitable. Hence, my thesis is focused on understanding multiple facets of microglial response to Ischemic stroke, where we dissected the sex and age-dependent regulatory mechanisms involved in microglia response. Additionally, we developed therapies targeted toward those mechanisms. First, in chapter 1, we discovered a regulatory mechanism in activated microglia under stroke conditions, similar to our previous findings from microglia in innate immune response (LPS-triggered inflammation). We have proved that the RNA-binding protein SRSF3 is responsible for mRNA post-transcriptional modifications in male ischemic stroke. Using both transcriptomic and proteomic techniques from the same microglial ribosome-complex pool, we have identified the complete dissociation of microglial mRNA and peptides due to translational arrest. Therefore, we tested this by using siRNA targeted towards SRSF3, and we saw that there is a de-*novo* synthesis of proteins repressed due to SRSF3. Consequently, it could be used as a therapeutic approach for modulating microglial response in males after stroke. In chapter 2, we focused on identifying the molecular mechanisms in microglia derived from males, females, and menopausal females after stroke to better understand the sex and age-oriented dissimilarities. For dissecting this, we aimed to identify microglial proteomic profiles using transgenic mice (CD11brGFP) to elucidate the underlying disease-associated changes in microglia after Ischemic stroke. To our surprise, we found sex-dependent cytoskeletal disorganization exists in the actin-based non-smooth muscular myosin II isoforms, including the translational difference in all three groups of activated microglia regulating different molecular responses. Further, we dissected the functional role in invitro, which supports our findings from proteomic data. Based on these novel findings, we suggest that there is sex-and age-dependent regulation of microglial response to Ischemic stroke, and our translational discovery should be implicated in the clinical management of stroke patience of both genders.

Les microglies sont les principales cellules neuro-immunitaires du cerveau, jouant un rôle important à la fois dans l'homéostasie cérébrale et les états pathologiques. Outre la sécrétion de molécules pro-inflammatoires et anti-inflammatoires, elles participent également au remodelage des circuits neuronaux par des mécanismes qui incluent l'élagage (« pruning ») synaptique, l'effeuillage (« stripping ») synaptique et la maturation synaptique. Ainsi, la microglie est connue pour ses divers rôles dans différentes conditions physiologiques et pathologiques, selon le microenvironnement dans lequel elle se trouve et du contexte qui module ses activités. La grande diversité des fonctions microgliales résulterait de la nature hétérogène de la population microgliale, ce qui signifie que toutes les cellules microgliales ne sont pas identiques et peuvent présenter des différences dans leurs modes d'action. Cette hétérogénéité microgliale a fait l'objet de quelques études dans différentes conditions physiologiques et pathologiques. En 2016, j'ai observé et publié des travaux décrivant la présence d'un nouveau phénotype microglial dans le cerveau, les microglies « sombres », lors de l'étude des interactions entre les microglies et les synapses en contextes de stress chronique, vieillissement et maladie. En microscopie électronique à transmission, nous avons décrit la présence de cellules semblables aux microglies, mais possédant un cytoplasme et un nucléoplasme denses, une perte du motif d'hétérochromatine nucléaire, ainsi que des marqueurs de stress oxydatif. Nous avons décrit la prévalence accrue de ce type de cellules dans des modèles murins de stress chronique, de la pathologie de la maladie d'Alzheimer, de vieillissement et d'altération de la communication neurone-microglie. En utilisant la microscopie électronique avec immunomarquage pour étudier la colocalisation de la microglie sombre avec différents marqueurs cellulaires, nous avons également démontré l'origine microgliale de la microglie sombre et identifié grâce aux données d'ultrastructure un rôle potentiel dans le remodelage synaptique. Nous avons également caractérisé la présence des microglies sombres pendant les stades postnatal du neurodéveloppement normal et proposé un rôle potentiel dans le remodelage synaptique au cours de mécanismes développementaux, en particulier l'affinement et la maturation des circuits neuronaux. Ma thèse décrit donc la microglie sombre comme un nouveau phénotype de la microglie présentement observé en utilisant des outils de microscopie électronique. Selon les évidences ultrastructurelles que nous avons obtenues, les microglies sombres pourraient être un sous type de microglies principalement impliqué dans le remodelage synaptique, en vue d'adapter le cerveau en condition pathologique ou en réponse à des changements de l'environnement externe. Elles pourraient également être un type cellulaire important, impliqué avec les microglies normales dans la sculpture et l'affinement des circuits neuronaux au cours du développement cérébral postnatal, par l'élimination des contacts synaptiques superflus. Nous soulignons donc l'importance d'étudier la microglie sombre la nécessité d'identifier des marqueurs spécifiques à la microglie sombre pour faciliter l'isolement et la caractérisation moléculaire de ces cellules afin de concevoir éventuellement des traitements utilisant l'activité de ces cellules pour traiter divers troubles neurologiques. / Microglia are the principle neuroimmune cells of the brain, having important roles both in brain homeostasis as well as pathological states. Apart from the secretion of pro-inflammatory or anti-inflammatory molecules, they also participate directly at the synaptic level in the remodeling of neuronal circuitries by remodeling mechanisms that include synaptic pruning, synaptic stripping, and synaptic maturation. Thus microglia are known to display diverse roles in different physiological and pathological conditions, largely depending upon the microenvironment they are present in and the context that triggers their activities. One reason for microglia displaying such diverse roles was hypothesized to be the heterogeneous nature of the microglial population, meaning that all microglial cells are not alike and may display differences in their modes of action. For a long time researchers have thus focused on studying this microglial heterogeneity in a number of physiological and pathological states. In 2016, I reported the presence of a novel microglial phenotype in the brain, named the "dark" microglia, while studying microglia-synapse interactions in the contexts of chronic stress, aging, and disease. Using transmission electron microscopy, we described the presence of a microglia-look alike cell, but with a dense cytoplasm and nucleoplasm, as well as loss of nuclear heterochromatin pattern and signs of oxidative stress. We described the increased prevalence of this cell type in mouse models of chronic stress, Alzheimer's disease pathology, aging, and neuron-microglia communication alteration. Using immunoelectron microscopy to study the colocalization of dark microglia with different cell type markers, we further demonstrated the microglial origin of the dark microglia, as well as proposed putative synaptic remodeling roles based on our observations of extensive dark microglia-synapse interactions captured at the ultrastructural level. We have also characterized the presence of dark microglia in postnatal stages of early brain development. Our findings suggested synaptic remodeling roles during normal development, especially in the refinement and maturation of the neuronal circuitry, as well as phagocytosis of apoptotic cells. My thesis thus describes dark microglia as a new microglial phenotype currently seen using electron microscopy (EM) tools. Based on the ultrastructural evidence we have, the dark microglia could represent an important microglial subtype that is primarily involved in synaptic remodeling in an attempt to bring about adaptation of the brain in response to disease or changes in external environment. They could also be an important cell type along with typical microglia that mediates the sculpting and refinement of the neuronal circuitry during early postnatal brain development, when there is an excess of synaptic contacts being formed that need to be pruned out. We therefore highlight the importance of studying the dark microglia, and the need of identifying dark microglia-specific markers to aid with the isolation and further molecular characterization of these cells, to eventually develop therapeutics that utilize the activity of these cells to treat various neurological disorders.

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