Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les neuropathies optiques héréditaires se caractérisent par une dégénérescence des cellules ganglionnaires de la rétine entraînant une perte visuelle modérée voire la cécité. L'atrophie optique dominante (AOD) ou maladie de Kjer et la neuropathie optique de Leber (NOHL), sont les deux formes les plus fréquentes. Il existe quatre loci d'AOD mais seulement deux gènes identifiés : OPA1 et OPA3 codant des protéines mitochondriales. La NOHL est due à des mutations de l'ADN mitochondrial (ADNmt). Aucun traitement n'existe pour soigner ces pathologies ou ralentir leur progression. Nous nous sommes intéressés au gène YWHAH, situé au locus OPA5, codant la protéine 14-3-3eta, un des gènes majoritairement exprimés dans les GCRs. Le criblage de YWHAH dans des banques d'ADNs de patients exempts de mutation dans OPA1, OPA3 et l'ADNmt a permis d'identifier deux mutations hétérozygotes chez des patients présentant une AOD et une surdité profonde.14-3-3eta joue un rôle de protection dans l'apoptose. En effet, les fibroblastes de patients et des cellules surexprimant une 14-3-3eta mutée s'avèrent moins résistants à un stress apoptotique. Pour évaluer l'effet des mutations de 14-3-3eta sur la fonction visuelle et auditive nous avons généré une souris reproduisant une mutation humaine. Les souris 14-3-3eta hétéro et homozygotes ont une atteinte auditive de 15 à 20 décibels dès 2 mois, et seules les souris homozygotes présentent une altération de la fonction visuelle à partir de 12 mois affectant les interneurones et les photorécepteurs de la rétine. La souris mutante présente un phénotype moins grave que chez l'homme, mais son étude permet d'impliquer 14-3-3eta dans des atteintes neurosensorielles / Inherited Optic Neuropathies (ION) are characterized by the degeneration of the Retinal Ganglion Cells (RGCs), leading to moderate visual loss or legal blindness. Dominant Optic Atrophy or Kjer disease (DOA) and Leber Hereditary Optic Neuropathy (LHON) are the most common forms of IONs. There are four loci for DOA, but only two genes have been identified: OPA1 and OPA3 encoding mitochondrial proteins. LHON is caused by mitochondrial DNA (mtDNA) mutations. There is no treatment to cure these diseases or slow down their progression. In order to identify new genes responsible for DOA, our team was interested in the YWHAH gene localized at the OPA5 locus, coding the 14-3-3eta protein, a gene strongly expressed in RGCs. The screening of YWHAH in DNAs without mutation in OPA1, OPA3 and mtDNA allowed us to identify two heterozygous mutations in patients presenting a DOA associated to a severe deafness.As 14-3-3eta plays a role in apoptosis, we studied patient fibroblasts and found that they present a marked susceptibility to apoptosis. Moreover, the mutated alleles of 14-3-3eta lost their ability to confer resistance to cell death. In order to evaluate the effects of the 14-3-3eta mutations on the visual and auditory functions, we have generated an animal model mimicking a human mutation. The 14-3-3eta hetero and homozygous mice present a stable auditory impairment of 15 to 20 decibels, whereas only the homozygous mice present an alteration of the visual function at 12 months, with affected interneurones and photoreceptors. Even if the mutant mouse does not present a phenotype as dramatic as in human, its study shed light on 14-3-3eta involvement in neuronsensorial functions

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Il existe une comorbidité entre douleur et dépression. Si les antidépresseurs inhibiteurs de recapture de monoamines représentent le traitement de première intention des troubles dépressifs unipolaires, certains d’entre eux sont également recommandés en première ligne de traitement des douleurs neuropathiques. L’objectif de ce travail a été d’étudier les propriétés analgésiques de ces antidépresseurs dans des modèles animaux co-exprimant des éléments de phénotypes douloureux et dépressifs. Pour cela nous avons développé des tests d’évaluation comportementale de la douleur chez la souris. Ces tests permettent de décrire la sensibilité douloureuse des animaux et d’évaluer les effets pharmacologiques de substances de référence et innovantes.Nous avons ainsi démontré que la fluoxétine, inhibiteur sélectif de la recapture de sérotonine (ISRS), possède des effets antalgiques sur les altérations de sensibilité d’un modèle d’anxiété/dépression chez la souris : le modèle CORT. La caractérisation d’un phénotype douloureux chronique chez ces souris renforce la pertinence de ce modèle neuropsychopharmacologique, puisqu’il exprime une des comorbidités fréquentes des pathologies dépressives. De plus, l’efficacité antalgique de la fluoxétine dans ce modèle plaide en faveur d’une modulation de la composante affective de la douleur par les ISRS.De plus, nous avons caractérisé l’effet antalgique d’une nouvelle classe d’antidépresseurs monoaminergiques, les triples inhibiteurs de recapture des monoamines capables d’augmenter à la fois les concentrations intracérébrales de sérotonine, noradrénaline et dopamine. Pour ce faire, nous avons développé un modèle de douleurs induites par injections répétées d’oxaliplatine chez la souris et comparé l’efficacité de différents traitements sur ces douleurs. Les souris « oxaliplatine » développent une hyperalgie mécanique, ainsi qu’une allodynie et hyperalgie au froid. Ces altérations de la sensibilité douloureuse sont corrigées par l’administration aigüe d’un triple bloqueur (indatraline) en faisant intervenir des mécanismes probablement supra-spinaux. La composante dopaminergique de ces substances apporte un intérêt dans le profil antalgique. Par ailleurs, les souris « oxaliplatine » développent des traits caractéristiques d’un phénotype anxio-dépressif et l’indatraline semble avoir des effets antidépresseurs dans ce modèle, ouvrant la possibilité d’une participation de la DA à la composante affective de la douleur et plus d’effets sur l’influx somatosensoriel. L’ensemble de nos travaux fait ressortir l’importance du développement et de l’utilisation de modèles animaux co-exprimant douleurs et anxiété/dépression afin de mieux définir les mécanismes liant ces pathologies et d’optimiser les critères de développement des futurs antidépresseurs et analgésiques. / High comorbidity is described between depression and pain disorders. Monoaminergic reuptake inhibitors represent the first choice of treatment for depression and serotonin and norepinephrin reuptake inhibitors are also recommended for the treatment of neuropathic pain disorders. We aims at evaluating analgesic effects of these drugs in animal models sharing anxio-depressive and painful phenotype. We first developed tests to assess pain sensitivity in mice and analgesic properties of pharmacological compounds. Depressive phenotype was assessed using various behavioural paradigms of anxiety/depression.We thus show that fluoxetine, a selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI), provide antinociceptive effects in a mice model of anxiety-depression: the CORT model. Fluoxetine may thus exert its analgesic effect by modulating the affective aspect of pain in addition to a putative influence on sensory mechanisms. Moreover we characterized analgesic effects of a new generation of antidepressant, the triple reuptake inhibitors, which simultaneously potentialisate serotoninergic, noradrenergic and dopaminergic neurotransmission, in a mice model of oxaliplatin-induced neuropathy. Our results support that indatraline provide a better analgesic profile than escitalopram and venlafaxine in pain relief in oxaliplatin-treated mice. Although other investigations are required to quantify the putative involvement of DA in the therapeutic action of indatraline, the benefit can be attributed to this additional component. Indeed, reinforcement of descending control pathways though 5-HT and NE systems has been proposed to participate in the analgesic properties of dual reuptake inhibitors. The fact that indatraline was able to enhance dopaminergic transmission in the Anterior Cingulate Cortex argues in favor of a more potent action upon this inhibitory descending control of pain. Results with indatraline in the depression paradigm cannot rule out the possibility that the antidepressant property of the TRI accounts for its analgesic effect.This work provides a support for the need of animal models sharing anxio/depressive and painful phenotype in order to define mechanism responsible for such co-mobidity and optimize the development of newer antidepressants and pain killers.

Il existe une comorbidité entre douleur et dépression. Si les antidépresseurs inhibiteurs de recapture de monoamines représentent le traitement de première intention des troubles dépressifs unipolaires, certains d'entre eux sont également recommandés en première ligne de traitement des douleurs neuropathiques. L'objectif de ce travail a été d'étudier les propriétés analgésiques de ces antidépresseurs dans des modèles animaux co-exprimant des éléments de phénotypes douloureux et dépressifs. Pour cela nous avons développé des tests d'évaluation comportementale de la douleur chez la souris. Ces tests permettent de décrire la sensibilité douloureuse des animaux et d'évaluer les effets pharmacologiques de substances de référence et innovantes.Nous avons ainsi démontré que la fluoxétine, inhibiteur sélectif de la recapture de sérotonine (ISRS), possède des effets antalgiques sur les altérations de sensibilité d'un modèle d'anxiété/dépression chez la souris : le modèle CORT. La caractérisation d'un phénotype douloureux chronique chez ces souris renforce la pertinence de ce modèle neuropsychopharmacologique, puisqu'il exprime une des comorbidités fréquentes des pathologies dépressives. De plus, l'efficacité antalgique de la fluoxétine dans ce modèle plaide en faveur d'une modulation de la composante affective de la douleur par les ISRS.De plus, nous avons caractérisé l'effet antalgique d'une nouvelle classe d'antidépresseurs monoaminergiques, les triples inhibiteurs de recapture des monoamines capables d'augmenter à la fois les concentrations intracérébrales de sérotonine, noradrénaline et dopamine. Pour ce faire, nous avons développé un modèle de douleurs induites par injections répétées d'oxaliplatine chez la souris et comparé l'efficacité de différents traitements sur ces douleurs. Les souris " oxaliplatine " développent une hyperalgie mécanique, ainsi qu'une allodynie et hyperalgie au froid. Ces altérations de la sensibilité douloureuse sont corrigées par l'administration aigüe d'un triple bloqueur (indatraline) en faisant intervenir des mécanismes probablement supra-spinaux. La composante dopaminergique de ces substances apporte un intérêt dans le profil antalgique. Par ailleurs, les souris " oxaliplatine " développent des traits caractéristiques d'un phénotype anxio-dépressif et l'indatraline semble avoir des effets antidépresseurs dans ce modèle, ouvrant la possibilité d'une participation de la DA à la composante affective de la douleur et plus d'effets sur l'influx somatosensoriel. L'ensemble de nos travaux fait ressortir l'importance du développement et de l'utilisation de modèles animaux co-exprimant douleurs et anxiété/dépression afin de mieux définir les mécanismes liant ces pathologies et d'optimiser les critères de développement des futurs antidépresseurs et analgésiques.

La maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) est une pathologie neurologique affectant le système nerveux périphérique. Bien que décrite à la fin du XIXème siècle, la découverte d’une anomalie génétique n’a été identifiée chez ces patients que dans les années 1990 (duplication du gène PMP22). Depuis, de nombreux gènes ont été incriminés, et leur nombre ne cesse d’augmenter. Ainsi, cette multitude de gènes nous incite à rechercher des corrélations phénotype-génotype qui permettent d’orienter au mieux le diagnostic et la prise en charge de ces patients. Comme nous le montrons au travers de nos travaux, il est possible de s’appuyer sur des données cliniques, biologiques, électrophysiologiques (voire radiologiques) et histo-pathologiques (biopsie de nerf) pour orienter la recherche d’anomalies génétiques. Pour illustrer ceci, nous nous sommes appuyés sur l’exemple des mutations du gène INF2, gène récemment associé à la maladie de Charcot-Marie-Tooth. Dans ce cas précis, l’atteinte rénale, le profil électrophysiologique (forme « intermédiaire » de CMT) et surtout les données histo-pathologiques (la biopsie de nerf permettant de retrouver la présence d’expansions schwanniennes caractéristiques) sont évocatrices de la présence d’une anomalie portée par ce gène. D’autres exemples de corrélations génotype-phénotype sont apportés au travers d’observations. / Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) is a neurological disorder of the peripheral nervous system. Even if it was described in the end of the nineteenth century, the first genetic abnormality (PMP22 duplication) was found only in the end of the twentieth century. Several other genes were found to be associated with this disease. This important number of potential genes leads us to find genotype-phenotype correlations in order to better and earlier diagnose these patients. As we can show it in our work, it is possible to use biological, electrophysiological (sometimes radiological) and pathological (nerve biopsy) in order to direct the genetic analysis towards the incriminated gene. To illustrate this, we have particularly study the INF2 gene, a gene recently associated with CMT. In this example, clinical (CMT phenotype and renal failure), electrophysiological (intermediate form of CMT), and pathological (supernumerary extensions of Schwann cells cytoplasm) features call to mind mutations in the INF2 gene. Other examples of genotype-phenotype correlations associated with various genes are reported in this manuscript.

L’oxaliplatine, anticancéreux utilisé en première intention dans le traitement du cancercolorectal, engendre des neuropathies qui se caractérisent par des dommages du systèmenerveux périphériques responsables de l’apparition de troubles sensitifs douloureux dès lapremière cure ainsi que de troubles moteurs mais également des comorbidités qui s’installentavec la répétition des cures. Les traitements actuellement disponibles sont peu efficaces pourtraiter ces neuropathies qui sont à l’origine d’une altération de la qualité de vie des patients etpeuvent conduire à une diminution des doses de chimiothérapie utilisées voire même à l’arrêtdu traitement, compromettant ainsi les chances de guérison. Des données du laboratoire ont misen avant plusieurs canaux ioniques comme étant des cibles moléculaires potentielles pour letraitement de la neuropathie aigue. Le but de ce travail de thèse a été de poursuivre les étudespermettant de comprendre le mécanisme de survenue de ces effets indésirables et de rechercherles canaux dont la modulation pharmacologique permettrait un traitement efficace et bien tolérépour ces neuropathies.Pour se faire nous avons décidé de mieux caractériser un modèle murin de neuropathiedouloureuse aigue et de mettre au point et caractériser un modèle de neuropathie chroniqueinduites respectivement, par des injections unique ou répétées d’oxaliplatine. Un travailéthologique a été entrepris chez ces modèles afin d’évaluer la survenue et le suivi longitudinaldes symptômes retrouvés en clinique : symptômes douloureux céphaliques et extracéphaliques,déficits moteurs, dépression, anxiété. Chez ces mêmes animaux, des analyses moléculaires nousont permis de sélectionner des gènes codant pour des canaux ioniques impliqués dans laphysiologie et la pharmacologie de la douleur (canaux potassiques TREK et TRAAK, canauxHCN1 & HCN2). Nous avons parallèlement entrepris de valider pharmacologiquement ces cibleschez l’animal. Les résultats de nos travaux sont présentés séquentiellement et concernent :l’étude de l’implication des canaux HCN dans l’hypersensibilité douloureuse céphalique etextracéphalique induite par l’oxaliplatine ; l’étude de l’implication des canaux TREK et TRAAKdans la neuropathie chronique induite par l’oxaliplatine et la validation pharmacologique de cescibles chez un modèle murin de cancer colorectal.Dans un premier temps, nous avons utilisé un modèle de neuropathie aigue induit parune unique injection d’oxaliplatine (6mg/kg), et avons caractérisé les symptômes décrits enclinique au niveau du territoire céphalique. Nous avons observé l’existence de symptômesdouloureux au niveau orofacial et nous avons pu les corréler à une surexpression des canauxHCN1& HCN2. Il avait précédemment été démontré une surexpression de ses mêmes canaux auniveau extracéphalique, ce qui en fait des cibles particulièrement pertinentes compte tenu desdifférences anatomiques et pharmacologiques connues entre ces deux territoires somatiques. Deplus, l’utilisation d’ivabradine (Procoralan®), antagoniste non sélectif de ces canaux, a permis deréverser l’hypersensibilité douloureuse chez ce modèle animal de neuropathie douloureuseaigue.En conclusion, l’ensemble de ces résultats expérimentaux a permis l’identification denouvelles pistes pour la compréhension et le traitement des douleurs chimio-induites àl’oxaliplatine. Dans une perspective de recherche translationnelle, cette approche préclinique esten cours de transposition dans un protocole de recherche clinique. Un essai clinique de phase II(RILUZOX) devrait débuter prochainement afin de confirmer l’intérêt du riluzole chez despatients recevant une chimiothérapie à base d’oxaliplatine. / Oxaliplatin causes neuropathies which are characterized by damage of peripheralnervous system responsible for the onset of disorders such as neuropathic pain, sensory andmotor symptoms and comorbidities. Currently, available treatments are not very effective fortreating these symptoms in acute or chronic form. However, these symptoms are theconsequence of an impaired quality of life for patients and can lead to a decrease ofchemotherapy doses used or even stopping treatment, compromising the chances of surviving.Therefore, it appears essential for further studies to understand the mechanism of occurrence ofthese pains and identify potential targets for the development of new analgesics.We decided to further characterize a mouse model of acute painful neuropathy and todevelop and characterize a chronic neuropathy model induced respectively by single or repeatedinjections of oxaliplatin. An ethological work was realized in these models to assess theoccurrence of clinical symptoms: painful symptoms at cephalic and extracephalic levels, motordeficits, depression, anxiety. In these animals, molecular analyzes allowed us to select the genesencoding ion channels involved in the physiology and pharmacology of pain (potassium channelTREK and TRAAK, HCN1 & HCN2 channels). We undertook to pharmacologically validate thesetargets in animal. The results of our work are presented sequentially and concern: the study ofthe involvement of HCN channels in the cephalic and extracephalic painful hypersensitivityinduced by oxaliplatin; the study of the involvement of TREK and TRAAK channels in chronicoxaliplatin-induced neuropathy and pharmacological validation of these targets in a mousemodel of colorectal cancer.Initially, we used a model of acute neuropathy induced by single injection of oxaliplatin(6mg / kg) to study the clinical symptoms described at the orofacial sphere. Indeed, peripheralsymptoms had already been studied and the hypothesis of the ion channels expressionremodelling was confirmed. So, we verified the existence of orofacial pain symptoms with newbehavioral tests and we have correlated these results with an over expression of HCN1 & HCN2channels. In addition, use of ivabradine (Procoralan®), a non-selective antagonist of thesechannels, allowed reversing hypersensitivity to cold at low doses and mechanicalhypersensitivity when we used higher doses.In conclusion, all of these experimental results allowed the identification of newmechanisms for understanding and treating oxaliplatin-induced neuropathy. First, involvementsof HCN1 & HCN2 channels have showed in the acute neuropathy induced by oxaliplatin for bothperipheral and oral symptoms. In particular, blocking of these channels by ivabradine has alsohelped to reverse the cold hypersensitivity. Also, the TREK-1 channel showed great interest ininvolvement in chronic neuropathy induced by oxaliplatin and riluzole showed many interestingproperties to overcome the symptoms described in this neuropathy. From the perspective oftranslational research, this preclinical approach is being transposed in a clinical researchprotocol. A phase II clinical trial (RILUZOX) should begin shortly to confirm the interest ofriluzole in patients receiving chemotherapy with oxaliplatin.

Les neuropathies périphériques sont des dysfonctions causées par certaines maladies (diabète, mucoviscidose). Celles-ci peuvent être rapidement diagnostiquées par la technologie SudoscanTM. Cette technologie non invasive, est basée sur des mesures électrochimiques via l’imposition de faibles potentiels entre des électrodes appliquées sur la peau et la mesure de faibles courants. Les résultats obtenus sont liés à la composition de la sueur associée à l’innervation des glandes sudoripares. Les résultats obtenus in vivo donnent une réponse caractéristique à l’anode, qui permet de déterminer le type de maladie et son avancement. Afin de mieux comprendre les phénomènes mis en jeu aux électrodes et d’optimiser la sensibilité des mesures in vivo, des manipulations ont été réalisées in vitro dans des solutions mimant la composition de la sueur. Pour simuler la résistance du corps et réduire les densités de courant obtenues in vitro la viscosité de l’électrolyte a été augmentée. Cet électrolyte a permis d’atteindre des densités de courant in vitro proches de celles obtenues in vivo. Le second objectif de cette étude est d’analyser le comportement électrochimique in vitro de différents aciers inoxydables biocompatibles et leur résistance à la corrosion dans un milieu physiologique à pH neutre. Nous nous sommes plus précisément intéressés à l’influence de la concentration en ions chlorure sur la corrosion, aux échelles de concentrations trouvées dans la sueur, (36mM 120mM). L’objectif est de permettre une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu et d’analyser la sensibilité des matériaux aux ions chlorures, pour déterminer le matériau le plus prometteur pour la technologie. / A non-invasive device based on measurements of electrochemical skin conductance can detect small fiber neuropathy, a sweat gland dysfunction implicated in several diseases. In this context, the SudoscanTM technology developed by Impeto Medical provides early diagnosis, rapid and noninvasive analysis. This technology is based on measurements of skin current density via the imposition of low amplitude voltages (4 to 1.5V) between electrodes applied to the skin and measuring the low current generated. These electrodes are sensitive to the composition of the sweat produced by the eccrine glands when stimulated. The results obtained in vivo provide a characteristic response on the anode, which determines the type of disease and its progress. To better understand the phenomena involved at electrodes and to optimize the sensitivity of in vivo measurements, manipulations were performed in vitro with solutions mimicking the composition of the sweat. To simulate the resistance of the body and to reduce the current densities obtained in vitro, the viscosity of the electrolyte has been increased. This electrolyte has achieved in vitro current densities similar to those obtained in vivo. The second objective of this study is to analyze the electrochemical behavior of different biocompatible stainless steels and their corrosion resistance in a physiological medium at neutral pH. We specifically interested in the influence of the chloride ion concentration on the corrosion, in the range of sweat’s. The objective is to enable a better understanding of the phenomena involved and analyze the sensitivity of materials to chloride ions, to determine the most promising material for technology.