Ziel dieser Arbeit war die Analyse der Pilotdaten eines Kollektivs, bestehend aus 25 Patient*innen (medianes Alter 66 Jahre) mit MM unter BTZ-Therapie, um eine bessere Durchführbarkeit der gesamten „Bortezomib induzierten schmerzhafte Neuropathie: Risikofaktoren, Resilienz und Resolution“ Studie zu ermöglichen. Dazu sollten unter anderem die Charakteristika bzw. die Repräsentativität der Studienpopulation und die genaue Ausprägung der BIPN, sowie etwaige Risikofaktoren untersucht werden. Um den Ausprägungsgrad der Neuropathie abschätzen zu können wurden die Kriterien des mTCNS erhoben. Zur näheren Beurteilung der Beteiligung unterschiedlicher Nervenfaserklassen wurden bei den Patient*innen eine Elektroneurographie, eine QST, eine Hautbiopsie und eine C-Faser-Messung durchgeführt. Durch eine ausführliche Anamnese und Verteilung von Fragebögen (BPI, NPSI, BDI, STAI-G, SF-12) wurde eine genaue Beschreibung des Kollektivs ermöglicht. Im Zuge der BDNF-Bestimmung wurden zwei Verfahren (ELLA-Gerät und ELISA) miteinander verglichen. 80 % der Patient*innen wiesen nach Maßgabe des mTCNS eine PNP auf, die in der Elektroneurographie als überwiegend axonale, sensibel betonte sensomotorische PNP klassifiziert wurde. Die QST zeigte eine vorwiegende Beteiligung von Aδ- und C-Fasern, wohingegen in der Hautbiopsie nur eine leichte Reduktion der IENFD zu sehen war. Bei der BDNF-Bestimmung wurde eine starke Korrelation zwischen den Messreihen mittels ELISA und ELLA-Gerät detektiert und nur geringfügige Hinweise für eine Assoziation des BDNF-Serumspiegel mit dem Schwergrad der Neuropathie gefunden. Als mögliche Risikofaktoren für die Entwicklung einer BIPN wurden das Alter, die Dauer des Nikotinabusus, der BMI und eine vorbestehende Neuropathie ermittelt. Für die Nachfolgestudie ergibt sich hieraus, dass unser Studienkollektiv gut mit Populationen in der Literatur vergleichbar ist. Korrekturen im Rekrutierungsprozess sind notwendig, um vermehrt Patient*innen mit Neudiagnose einschließen zu können. Durch Veränderung des Studienablaufs soll die Akzeptanz bei den Patient*innen erhöht werden. Bei der BIPN sind sowohl größere als auch kleinkalibrige Fasern mitbetroffen, wobei sich letzteres vor allem in Form einer funktionellen Beeinträchtigung in der QST demaskiert. Eine Etablierung von spezifischen Normwerten für die BDNF-Bestimmung mittels ELLA-Gerät sollte realisiert und die gefundenen möglichen Risikofaktoren für die Entstehung einer Neuropathie im prospektiven Setting weiter untersucht werden. / The aim of this work was to analyse the pilot data of a collective consisting of 25 patients (median age 66 years) with MM undergoing BTZ therapy in order to improve the feasibility of the entire ‘Bortezomib-induced painful neuropathy: risk factors, resilience and resolution’ study. Among other things, the characteristics and representativeness of the study population and the exact severity of BIPN, as well as any risk factors, should be investigated. In order to be able to estimate the degree of neuropathy, the criteria of the mTCNS were determined. Electroneurography, a QST, a skin biopsy and a C-fibre measurement were carried out on the patients to assess the involvement of different nerve fibre classes in more detail. A detailed medical history and distribution of questionnaires (BPI, NPSI, BDI, STAI-G, SF-12) enabled a precise description of the collective. Two methods (ELLA device and ELISA) were compared with each other in the course of BDNF determination. According to the mTCNS, 80% of the patients had PNP, which was classified as predominantly axonal, sensory-emphasised sensorimotor PNP on electroneurography. The QST showed predominant involvement of Aδ and C fibres, whereas the skin biopsy showed only a slight reduction in IENFD. In the BDNF determination, a strong correlation was detected between the series of measurements using ELISA and ELLA device and only slight indications of an association of the BDNF serum level with the severity of the neuropathy were found. Age, duration of nicotine abuse, BMI and pre-existing neuropathy were identified as possible risk factors for the development of BIPN. For the follow-up study, this means that our study population is well comparable with populations in the literature. Corrections in the recruitment process are necessary in order to be able to include more patients with a new diagnosis. Changes to the study procedure should increase patient acceptance. BIPN affects both large and small calibre fibres, with the latter manifesting itself primarily in the form of functional impairment in the QST. The establishment of specific standard values for BDNF determination using the ELLA device should be realised and the possible risk factors for the development of neuropathy identified should be further investigated in a prospective setting.

Introduction. La négligence spatiale unilatérale est un syndrome neurologique fréquent après un accident vasculaire cérébral, caractérisé par une diminution partielle ou totale de la capacité à porter son attention, explorer ou initier des mouvements vers une partie de l’espace. Bien que plusieurs tests permettent de mesurer le biais attentionnel résultant de ce déficit, la plupart présentent un certain nombre de limites tels qu’un manque de sensibilité ou des effets d’apprentissage, limitant leur utilité clinique. Objectif. L’objectif du projet était de développer et décrire un nouveau test de mesure du biais attentionnel visuo-spatial créé à partir d’une version simplifiée et adaptée d’une illusion optique (illusion de la ballerine). Méthode. Dans une première expérience, la perception spontanée de 15 sujets sans trouble neurologique a été étudiée à cette nouvelle illusion, ainsi que l’influence du mode de présentation. Dans une deuxième expérience, les performances au test développé à partir de l’illusion de 15 sujets sans trouble neurologique ont été mesurées. Le score des participants, l’influence de la latéralisation des stimuli, ainsi que l’influence de la main utilisée pour répondre sur les performances ont également été étudiés. Résultats. Les résultats de la première expérience montrent que les persévérations perceptives observées avec la nouvelle illusion sont influencées par le mode de présentation. Par ailleurs, les résultats de l’expérience 2, suggèrent que ces persévérations perceptives peuvent être manipulées grâce à l’utilisation d’une version non bistable du stimulus lorsque présenté simultanément ou quelques secondes avant. Cette manipulation permet de créer un test de biais attentionnel visuo-spatial. Les performances des sujets à ce nouveau test ne montrent aucun effet de la latéralisation des stimuli (côté de présentation à l’écran), ni de la main utilisée pour répondre. Conclusion. De nouvelles études sont nécessaires afin d’explorer davantage la pertinence de ce test comme outil de mesure de la négligence spatiale unilatérale.

Les connaissances des voies moléculaires et cellulaires régulant le développement neuronal dans le cerveau adulte peuvent être utilisées pour mettre au point des stratégies efficaces de thérapie de remplacement cellulaire. L’étude de la dynamique et des mécanismes nécessaires à la neurogenèse adulte, requiert des techniques d’imagerie en temps réel. En outre, il est important de développer des méthodes d'imagerie sans marqueurs. Mon travail vise, en partie, à relever ces défis. Les néo-neurones générés chez l’adulte migrent densément le long des vaisseaux sanguins et des tubes gliaux dans le courant de migration rostral (CMR). Cet alignement peut créer une anisotropie qui peut être détectée en lumière polarisée. J'ai d'abord essayé cette technique pour la détection sans marqueurs des cellules migratrices dans le CMR. Bien que l’imagerie avec la lumière polarisée suscite certaines espérances, elle a toutefois fait apparaître que l'anisotropie des cellules migratrices est très faible et que sa détection est entravée par des signaux de fortes intensités provenant des axones myélinisés se trouvant à proximité. Ensuite, j'ai étudié la migration des neuroblastes marqués viralement pour élucider certains mécanismes nécessaires à leur migration. La signalisation GABAergique joue un rôle important dans la migration neuronale, déterminée par le gradient chlorique trans-membranaire. Ce dernier est, à son tour, contrôlé par KCC2, un co-transporteur responsable de l'extrusion de Cl-. Il est connu que KCC2 est exprimé dans les stades de développement plus avancés. Toutefois, le rôle de KCC2 dans la migration neuronale est inconnu et mes expériences suggèrent que ce co-transporteur est impliqué dans la migration radiale, mais pas tangentielle, de neuroblastes. Enfin, j'ai exploré in vivo comment la plasticité structurelle des néo-neurones générés chez l’adulte dans le bulbe olfactif (BO) est modulée par les odeurs. On ne sait pas comment le fonctionnement du BO s’ajuste à l’environnement olfactif de facon rapide lorsque de nouvelles synapses de néo-neurones ne sont pas encore formées. Mes données in vivo d'imagerie à deux photons complètent les travaux antérieurs de notre laboratoire, révélant une nouvelle forme de plasticité structurale dans le cerveau adulte. Ainsi, en utilisant diverses méthodes d'imagerie j'ai essayé de mieux comprendre la migration et la plasticité des nouveaux neurones dans le cerveau adulte. / The knowledge about molecular and cellular pathways orchestrating neuronal development in the adult brain can be used to build up efficient strategies for cell replacement therapies. Adult neurogenesis is a very dynamic process, and it is crucial to monitor it directly to decipher mechanisms required for neuronal development. Furthermore, it is important to develop label-free imaging methods. My work is, in part, aimed at addressing these challenges. Adult-born neurons migrate densely along blood vessels and glial tubes in the rostral migratory stream (RMS). This alignment may create anisotropy which can be detected in polarized light. I first tried this technique for label-free detection of migratory cells in the RMS. While this imaging may have some promises, it showed that anisotropy in migrating cells is quite low and its detection is hampered by large signals deriving from nearby myelinated axons. I further studied the migration of virally labeled neuroblasts to elucidate some of the mechanisms required for their migration. GABAergic signaling plays an important role in neuronal migration and is defined by transmembrane Cl- gradient. This, in turn is controlled by the Cl- extruding co-transporter KCC2, known to have a late developmental expression. The role of KCC2 in neuronal migration is unknown and my experiments suggest that this co-transporter is involved in the radial, but not tangential migration of neuroblasts. Finally, I explored in vivo the odor-related structural plasticity of adult-born neurons in the olfactory bulb (OB). It remains unknown how OB functioning is adjusted to rapidly changing odor environment when new synapses of adult-born neurons have not yet been formed. My in vivo two-photon imaging data complements the previous work in our lab, revealing altogether a new form of structural plasticity in the adult OB. Thus, using diverse imaging methods I tried to better understand the migration and plasticity of new neurons in the adult brain.

Depuis le début du 21ème siècle, la nature de la réponse motrice lors de la compréhension de langage d’action fait l’objet d’un débat théorique animé. Le rôle que cette réponse motrice pourrait jouer dans le traitement sémantique du langage d’action divise la communauté neuroscientifique. Tandis que certains modèles théoriques soutiennent une incarnation forte du langage, traduite par une implication primordiale du système moteur dans les processus sémantiques, d’autres s’y opposent fermement et défendent une approche computationnelle d’un système sémantique abstrait et désincarné. D’autres modèles sont plus nuancés et certains reconnaissent l’importance de l’influence de différents contextes sur la réponse motrice lors du traitement du langage. En effet, certains facteurs linguistiques et moteurs modulent la réponse motrice lors de la compréhension de langage d’action. L’objectif principal de la présente thèse est de caractériser certains facteurs modulateurs de la réponse : la polarité sémantique, les habiletés individuelles en imagerie motrice et en exécution motrice, et la structure corticale. Le facteur modulateur linguistique le plus étudié à ce jour est la polarité sémantique (c.-à-d. la valence affirmative/négative). Or de nombreux aspects relatifs à l’influence de ce facteur sur la réponse motrice doivent encore être investigués. À l’aide de l’électromyographie (EMG), l’Étude 1 mesure l’influence sur la réponse motrice, de polarités en interaction au sein d’une même phrase d’action. Bien que les liens entre traitement du langage d’action et imagerie motrice d’une part, et exécution motrice d’autre part aient été abordés dans la littérature, l’influence des différences interindividuelles dans ces habiletés sur l’implication du système moteur reste méconnue. Cette question fait l’objet de l’Étude 2, qui mesure l’implication de l’aire motrice supplémentaire (SMA) et de l’aire motrice supplémentaire antérieure (pré-SMA) dans le traitement du langage d’action en fonction des habiletés en imagerie et exécution motrices via un protocole de stimulation magnétique transcrânienne (TMS). Enfin, des comportements peuvent être associés à des caractéristiques structurelles d’aires corticales telles que le volume cortical, la surface corticale, l’épaisseur corticale et la gyrification. L’Étude 3 porte sur le lien entre l’implication du SMA dans le traitement du langage d’action (observée dans l’Étude 2) et ses caractéristiques structurelles au moyen d’analyses de morphométrie (« surface-based morphometry » ou SBM). / Since the beginning of the 21st century, the nature of the motor response during comprehension of action language has been hotly debated in the neuroscientific community. The role that it might play in the semantic processing of action language is at the heart of the debate. While, some theoretical models defend the view of a strong embodiment of language, which translates in a critical implication of the motor system in semantic processes of action language, others are firmly opposed to this view and defend a computational approach of the semantic system, which is considered to be abstract and disembodied. Other models, which are more moderate in their theoretical views, are interested in characterizing the influence of context on the motor response during action language processing. Linguistic and motor factors have been shown to modulate this motor response. The main objective of this thesis is to characterize some of these modulatory factors: semantic polarity, individual abilities in motor imagery and motor execution, and cortical structure. The linguistic modulatory factor that has been studied the most is semantic polarity (i.e. the affirmative/negative valence), but many aspects of this factor have not been uncovered yet. Using electromyography (EMG), Study 1 measures the influence of interacting semantic polarities within an action sentence on the motor response. Although the relation between action language processing and motor imagery on the one hand, and motor execution on the other, have been studied in the past, the influence of interindividual differences in motor imagery and execution on the involvement of the motor system in action language processing remains unknown. This question is the focus of Study 2, which measures the involvement of the supplementary motor area (SMA) and the pre-supplementary motor area (pre-SMA) in action language processing as a function of motor imagery and motor execution abilities, via a transcranial magnetic stimulation (TMS) protocol. Finally, behaviors can be associated with structural characteristics of cortical areas such as cortical volume, cortical surface, cortical thickness and gyrification, Study 3 investigates the relation between the involvement of the SMA in action language processing (observed in Study 2) and its structural characteristics using surface-based morphometry (SBM).

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Le présente mémoire fournit des nouvelles évidences montrant la modulation de l’excitabilité neuronale intrinsèque et synaptique, et la conséquence de cette modulation sur l’activité neuronale durant à la fois, les oscillations lentes du sommeil, et les crises électrographiques in vivo chez des animaux anesthésiés. Nous effectuons des enregistrements intracellulaires simultanés de neurones corticaux et des potentiels de champs locaux au niveau du gyrus suprasylvien à l’intérieur du cortex associatif pariétal (aires : 5, 7 et 21). Nous suggérons que la fluctuation de la concentration extracellulaire du calcium durant les oscillations lentes du sommeil module à la fois, l’excitabilité intrinsèque et synaptique des neurones corticaux, ainsi par conséquent, elle module affecte la relation d’input-output de ces neurones. L’apparition durant les oscillations lentes du sommeil, des crises de type Lennex-Gastaut qui sont générées corticalement, nous a permet d’étudier les propriétés spatio-temporelles des ondes paroxysmiques rapides associées avec ce type de crises. Nous suggérons que les ondes paroxysmiques rapides apparaissent comme des oscillations quasi-indépendantes même dans les localisations corticales voisines, suggérant leur origine focal. / The present memoir provides new evidences showing the modulation of intrinsic and synaptic excitability of cortical neurons, and the consequence of this modulation on neuronal activity during both slow sleep oscillations and electrographic seizures in vivo in anaesthetized animals. We performed simultaneous recordings of cortical neurons with local field potentials in suprasylvian gyrus within parietal associative cortex (area 5, 7 and 21). We suggest that the fluctuation of extacellular calcium concentration during slow sleep oscillations, modulates both intrinsic and synaptic excitability cortical neurons, thus by consequence modulates the input-output relationship of these neurons. The occurrence during slow-wave sleep of cortically generated Lennox-Gastaut type of seizures admits us to study the spatio-temporal properties of paroxysmal fast runs associated with this type of seizures. We suggest that fast runs appeared as quasi-independent oscillations even in neighbouring cortical locations suggesting their focal origin.

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique. / About 30% of the total neuronal population in the mammalian cortex is composed by a very heterogeneous population of GABAergic interneurons. These interneurons differ in their morphology, gene expression, electrophysiological properties and subcellular targets, thus establishing a rich diversity. After birth in the ganglionic eminences these cells migrate to distinct cortical layers. Parvalbumin (PV) expressing cortical GABAergic cells which constitute the major GABAergic subtype specifically targets the soma and proximal dendrites of principal neurons and PV+ cells. These cells are often referred as Basket cells (BCs) because of the intricate morphological complexity of their axons. The maturation of the distinct connectivity of PV+ BCs, characterized by an increase of axon complexity and synapse density, occurs gradually in juvenile mice. Previous studies started to elucidate the mechanisms controlling this maturation process, including genetic factors, neuronal activity and sensory experiences. The striking increase in axonal complexity and synaptogenesis occurring during the maturation phase suggests the requirement for elevated proteins synthesis in order to sustain the developmental process. The Mechanistic Target Of Rapamycin (mTOR) pathway has been implicated in controlling several aspects of neurodevelopment by regulating protein synthesis. Mutations in the regulatory components Tsc1 and Tsc2 of mTOR-Complex1 (mTORC1) cause the disease Tuberous Sclerosis (TSC) in humans. The majority of TSC patients develop neurological problems including seizures, mental retardation and autism. Recent studies investigated the role of mTOR pathway dys-regulation in excitatory cortical cells, however its role in the development of cortical GABAergic interneurons and the specific contribution of altered GABAergic cells in disease manifestation remain largely unknown. Here, we investigated whether and how Tsc1 knockout perturbs GABAergic circuit development, both in vitro and in vivo. To investigate the role of mTORC1 activation in BC development, we knocked out Tsc1 expression, by transfecting Cre-GFP driven by a promoter specific for BCs in cortical organotypic cultures prepared from Tsc1lox mice. Tsc1 knockdown in vitro caused a precocious increase in bouton density and terminal branching formed by mutant BCs, which was reversed by Rapamycin treatment. These data suggest that mTOR pathway hyperactivation affects the timing of BC synapse maturation. To investigate the role of mTORC1 in GABAergic cells in vivo, we bred Tsc1lox mice with Nkx2.1-Cre and PV-Cre mice. At P18, Tg(Nkx2.1Cre),Tsc1flox/flox mice showed both mTORC1 hyperactivation and somatic hypertrophy in BCs along with increased expression of PV in the perisomatic region of pyramidal neurons. In contrast, by P45 we found a reduction of PV-gephyrin (post-synaptic GABAergic marker) perisomatic puncta density. Study of BC morphology in organotypic cultures from the Nkx2.1-Cre conditional knockout confirmed the occurrence of a faster maturation rate initially which however collapsed at later stages. Additionally Tg(Nkx2.1Cre),Tsc1flox/flox mice exhibit Tsc1 dose-dependent deficits in working memory and social behaviour. All together, these results suggest that controlled mTOR activation regulates both the time course and the maintenance of BC synapses. Dysfunction of GABAergic neurotransmission has been implicated in several disease states like epilepsy and in some patients it is associated with mutations in the GABAA receptor. How these mutations affect the BC cell maturation process remains largely unknown. To address this question, we used the Cre-lox strategy to knockout the endogenous GABRA1 gene coding for the GABAA-receptor alpha-1 subunit in single PV-expressing basket cells (BCs) in organotypic cultures. Cell-autonomous loss of GABRA1 reduced the extent of BC innervation field suggesting changes in inhibitory inputs caused by the absence of GABAAR α1 subunit may alter BC development. Over-expression of mutant GABAAR α1 subunits (found in patients diagnosed with epilepsy) show similar effects in terms of BC target coverage. Further studies involved the effect of these human mutations in the development of Pyramidal cell dendritic spines, which are the preferential site for excitatory synapse formation. Altogether, this data show for the first time that different GABRA1 mutations associated with genetic epilepsy syndromes can affect dendritic spine and GABAergic bouton formation in a mutation-specific manner.

Le fonctionnement du cerveau nécessite une organisation finement régulée des neurones. Cette organisation s'établit durant le développement et dépend de mécanismes tels que la neurogénèse, la neuromigration et la synaptogénèse. Ces mécanismes mettent à contribution plusieurs molécules, dont des facteurs de croissance, des protéases, des molécules d'adhésion cellulaire et de guidage ainsi que des composantes de la matrice extracellulaire. Une défaillance de ces mécanismes peut entraîner le développement de désordres neurologiques tels que la schizophrénie, l'épilepsie et le retard mental. La céruloplasmine (CP) pourrait être comptée parmi les molécules susceptibles de contribuer au développement du cerveau. La CP, une protéine à cuivre de 132 kDa (K), possède une activité ferroxydasique qui en fait un régulateur majeur du métabolisme du fer dans l'organisme. Elle est sécrétée dans la circulation par le foie. On la retrouve aussi dans le cerveau, sous une forme ancrée à la surface de cellules gliales par un groupement glycosylphosphatidylinositol. Des travaux publiés par les équipes des Drs Paquin et Mateescu ont montré que la CP peut induire l'agrégation de neurones nouvellement différenciés de cellules souches embryonnaires murines P19. Cette nouvelle action de la CP soulève l'hypothèse d'un rôle de cette protéine dans le développement du système nerveux, possiblement dans l'organisation spatiale des neurones. Les objectifs de cette thèse étaient d'investiguer les mécanismes de l'action agrégative de la CP sur les neurones P19 et une pertinence physiologique de la CP dans le développement. Pour guider notre travail, nous avons envisagé que la neuroagrégation pouvait avoir des mécanismes communs avec la migration neuronale qui se produit lors du développement et nous avons ainsi considéré deux types de protéines ayant un rôle dans ce processus : les protéases à sérine extracellulaires et la reeline. Des protéases à sérine ont en effet été rapportées comme modulateurs de la migration neuronale et la reeline a un rôle essentiel dans cette migration ainsi que dans le bon positionnement final des neurones. La reeline existe sous la forme du polypeptide pleine longueur de 400K et sous la forme de fragments de 300K et de 180K portant la terminaison NH2 native. Le profil d'expression et le rôle de ces fragments durant le développement ainsi que les mécanismes responsables de leur formation sont peu connus. La reeline se lie à ses récepteurs ApoER2 et VLDLr, ce qui stimule la phosphorylation de la protéine intracellulaire Dab-1 et, plus distalement, la phosphorylation de la cofiline, une protéine régulatrice de l'assemblage des filaments d'actine. D'autre part, l'AMPc et les kinases ERK.1/2 activées par des mitogènes sont des molécules signalisatrices capables de moduler la morphologie et la motilité cellulaires. Les résultats du premier volet de la recherche montrent que le traitement des neurones avec la CP non seulement induit leur agrégation mais stimule aussi la formation du fragment 300K de la reeline. La formation de ce fragment est postérieure à l'agrégation. L'ajout des inhibiteurs de protéases SBTI et aprotinine abolit l'agrégation des neurones et la formation de la reeline 300K, indiquant qu'une ou des protéases à sérine extracellulaires sont impliquées dans ces actions de la CP. Globalement, les résultats suggèrent deux modèles de relation entre la neuroagrégation et la génération de la reeline 300K : un modèle dans lequel la génération de la reeline 300K est une conséquence de la neuroagrégation et un modèle dans lequel les deux phénomènes sont indépendants l'un de l'autre. Comme indiqué plus bas, les études du troisième volet de la recherche favorisent le dernier modèle. Dans le deuxième volet, nous avons voulu déterminer si l'action de la CP sur la reeline dans des cultures de neurones naissants P19 pouvait exister in vivo. Nous avons comparé, par immunobuvardage, les profils d'expression ontogéniques de la CP, la reeline et la cofiline et ce, dans des cerveaux de souris de type sauvage et de souris déficientes en CP (CP-/-). Chez les souris de type sauvage, la CP est détectée dès le jour embryonnaire 12.5, ses niveaux augmentent jusqu'à la naissance et demeurent soutenus jusqu'à l'âge adulte. L'expression globale de la reeline suit à peu près celle de la CP mais les niveaux du fragment 300K sont plus élevés durant la période embryonnaire qu'après la naissance. La cofiline est fortement phosphorylée au cours de la première semaine postnatale. Par comparaison, chez les souris CP-/-, la reeline 300K est peu détectée avant la naissance et la déphosphorylation postnatale de la cofiline survient plus tôt. La CP a donc un impact sur l'expression de la reeline et de la cofiline durant le développement du cerveau. L'expression accrue de la reeline 300K dans les cerveaux embryonnaires de type sauvage par rapport aux cerveaux déficients en CP valide les résultats obtenus avec les neurones P19. Enfin, les études du troisième volet de la recherche, basées sur l'utilisation d'agents pharmacologiques, ont montré que l'action agrégative de la CP et l'influence de la protéine sur la reeline peuvent se produire indépendamment l'une de l'autre. Ainsi, l'AMPc a inhibé l'action neuroagrégative de la CP sans empêcher la génération de la reeline 300K et des inhibiteurs de la signalisation d'ERK1/2 ont diminué le taux de formation de la reeline 300K sans affecter la neuroagrégation. En conclusion, l'ensemble des résultats obtenus ex vivo et in vivo appuie l'hypothèse d'un rôle possible de la CP dans le développement du système nerveux. La définition de ce rôle demande des investigations supplémentaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Céruloplasmine, Reeline, Protéases à sérine, Cofiline, AMPc, PKA, ERK, Neurones P19, Développement du système nerveux, Immunobuvardage

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