Dans un monde changeant et incertain, pouvoir moduler sa réponse phénotypique selon les conditions locales représente un avantage adaptatif majeur. Cette aptitude passe par la récolte d’informations, et plus précisément, dans le cadre de la plasticité du comportement, par la combinaison d’informations passées et présentes. Ceci est rendu possible par l’apprentissage et la mémoire, qui permettent aux animaux de stocker l’information en vue d’une utilisation ultérieure. Cette thèse a pour vocation de renforcer les liens entre écologie comportementale et cognition. Tout d’abord, nous nous sommes penchés sur deux questions propres à l’utilisation d’information passée. (i) Quelle importance est accordée aux informations anciennes face aux récentes ? (ii) En cas de redondance, toutes les informations récoltées sont-elles conservées ? Nous avons montré que (i) l’hyménoptère parasitoïde Venturia canescens accorde un poids égal à l’information issue de l’exploitation de parcelles successives d’hôtes. (ii) Parmi trois sources possibles d’information passée, une seule est utilisée. Dans un second temps, nous avons testé l’hypothèse selon laquelle apprentissage et mémoire ont évolué en réponse au milieu de vie. Nous avons mené une étude comparative sur des V. canescens arrhénotoques et thélytoques vivant dans des habitats contrastés. Les résultats obtenus lors d’un conditionnement olfactif concordent en partie avec nos prédictions, renforçant l’idée d’un lien entre distribution de la ressource et apprentissage. Du point de vue théorique, la question de la valeur adaptative de la durée des différentes phases de mémoire n’a jusqu’ici pas été traitée. Un modèle de simulation est proposé pour commencer à combler cette lacune / In an uncertain and changing world, being able to shape its phenotype according to the current environmental conditions should provide individuals with a major fitness benefit. This depends on information gathering. In the context of behavioural plasticity, it more specifically implies to combine past and current information pieces. Past information use happens through learning and memory, that enables animals to store information in memory for a subsequent decision making. This thesis aims at strengthen the links between behavioural ecology and cognition. First, we tackled two questions specific to past information use. (i) Which weight is given to an older information piece in front of a more recent one? (ii) If several redundant information pieces are gathered, are they all stored? We showed that (i) the parasitoid wasp Venturia canescens seems, at the time scaled we worked with, to weight equally information pieces coming from older and more recent host patches successively foraged. (ii) Among three possible past information sources, only one is stored for a later use. Second, we tested the hypothesis that learning and memory evolved in response to ecological constraints. We conducted a comparative study with arrhenotokous and thelytokous V. canescens thriving in different habitats. Results obtained through olfactory conditioning partially matched our initial predictions; this support the idea of a link between resource distribution and learning features. From the theoretical point of view, the question of the adaptive significance of the length of memory phases has not been tackled yet. Here is shown a model, as a first attempt to fill this gap

Le développement des senseurs protéiques et des outils optogénétiques au cours des dernières années a donné une place particulière à la microscopie pour l’étude des processus moléculaires in-vivo. L’équipe « Nano-optique et physiologie intégrée » développe des montages optiques originaux pour exploiter ces nouveaux outils chez le petit animal vivant en collaboration avec des neurobiologistes. Nous nous intéressons en particulier à l’organisation cellulaire et à l’activité des réseaux neuronaux impliqués dans la mémorisation associative olfactive de la drosophile. En amont, mon travail de thèse a été de mettre en place un microscope grand champ, basé sur le principe de la microscopie à HiLo, permettant l’acquisition rapide de sections optiques et la reconstruction tridimensionnelle de réseaux neuronaux. Après avoir prouvé la pertinence de l’approche choisie lorsqu’elle est associée aux outils génétiques permettant un marquage sélectif des neurones, le cœur de mon travail fut le développement d’un montage original permettant d’atteindre les objectifs de résolution spatiale et de vitesse. Son originalité se situe dans l’utilisation de la technologie des matrices de micro-miroirs (DLP) pour structurer l’illumination. Ce système de micro-miroirs pilotables peut moduler le faisceau d’une source LED haute puissance à haute cadence. Dans une seconde partie, j’ai caractérisé ce microscope et réalisé de premières expériences in-vivo avec les développements spécifiques nécessaires à ces expériences. En particulier, en utilisant un rapporteur protéique calcique fluorescent, GCamP3, j’ai montré que l’on pouvait suivre, dans des régions ciblées du cerveau, la réponse à des stimulations physiologiques à cadence vidéo. / In the last decades, optogenetic and protein reporter development have given a special place to optical microscopy for in-vivo investigation of biological molecular processes. Our team, “Nano-optics and integrated physiology”, develops optical set-ups to take advantage of these tools on small living animals, in collaboration with neurobiologists. We are particularly interested both in the cellular organization and neural activity involved in the olfactory memory formation in drosophila. Upstream to these investigations, my PhD research aimed at developing a new implementation for wide-field microscopy based on the HiLo concept. The new design took advantage of the micro-mirror array technology (DLP) to structure the illumination. This system can modulate the beam made by a high power LED illumination with high acquisition rates. I characterized this microscope and realized preliminary in-vivo experiments with specific developments made for physiological experiments under the microscope. Thus, I demonstrated both high spatial resolution imaging and a tenfold increase of speed with respect to confocal microscopy. I reached acquisition rates compatible with 3D monitoring of specific neural networks.

Odorantes são detectados por centenas de receptores olfatórios (ORs) que pertencem à superfamília dos receptores acoplados à proteína G. Estes receptores são expressos nos neurônios sensoriais olfatórios localizados na cavidade nasal. Cada neurônio sensorial olfatório expressa um único alelo de gene OR de uma grande família de genes OR. Este padrão característico da expressão de genes OR resulta na formação de um mapa olfatório espacial no bulbo olfatório, que é necessário para a discriminação de odorantes pelo sistema olfatório. Os mecanismos envolvidos nesta regulação ainda não são bem conhecidos. O DNA genômico em neurônios olfatórios é coberto com marcas repressivas de metilação de histonas, indicando que a regulação da estrutura da cromatina deve desempenhar um papel importante na regulação da expressão de genes OR. Trabalhos anteriores demonstraram que RNAs não codificadores (ncRNAs) estão envolvidos na deposição de marcas de histonas em determinados genes. No entanto, os ncRNAs expressos no epitélio olfatório ainda não são conhecidos. Neste trabalho, identificamos e catalogamos o repertório completo de ncRNAs anotados, incluindo os miRNAs, expressos no epitélio olfatório de camundongos recémnascidos e adultos. Muitos destes, apesar de já anotados como ncRNAs, ainda não foram descritos na literatura como expressos no MOE. Identificamos ao todo 1161 miRNAs e 295 lincRNAs expressos no epitélio olfatório, e pudemos verificar como os níveis de expressão destes RNAs variam durante o desenvolvimento. A partir deste repertório, selecionamos lincRNAs que são preferencialmente expressos no epitélio olfatório quando comparados a outros tecidos de camundongo. Dez destes lincRNAs foram selecionados para validação utilizando-se RT-PCR. Cinco lincRNAs foram validados e analisados quanto à sua expressão em diferentes tecidos. Nosso trabalho estabelece uma plataforma de dados que permitirá o estudo do papel desempenhado por ncRNAs no epitélio olfatório. Além disto, os nossos resultados mostram que a abordagem utilizada permite a identificação de novos lincRNAs que apresentam expressão restrita ou preferencial no epitélio olfatório, e que, portanto, devem apresentar uma função relevante para o olfato. / Odorants are detected by hundreds of odorant receptors (ORs) which belong to the superfamily of G protein-coupled receptors. These receptors are expressed in the olfactory sensory neurons of the nose. Each olfactory sensory neuron expresses one single OR gene allele from a large family of OR genes. This characteristic pattern of OR gene expression results in the formation of a spatial olfactory map in the olfactory bulb, which is required for odorant discrimination by the olfactory system. The mechanisms involved in this regulation are unknown. OR genomic DNA in olfactory neurons is covered with repressive histone methylation marks, indicating that the chromatin structure should play an important role in the regulation of OR gene expression. Previous studies suggest that noncoding RNAs (ncRNAs) are involved in the deposition of histone marks in certain genes. However, the ncRNAs expressed in the olfactory epithelium are completely unknown. In this work, we used RNA-seq to identify and catalogue the complete repertoire of ncRNAs, including miRNAs, expressed in the olfactory epithelium from newborn and adult mice. In this way, we were able to identify 1161 miRNAs and 295 lincRNAs and analyze how their levels of expression varies during development. Out of these repertoire, we selected lincRNAs that are preferentially expressed in the olfactory epithelium when compared to other mouse tissues. Ten out of these lincRNAs were selected for validation by using RTPCR, and five of them could be validated and further analyzed. Our work establishes a data platform which will enable the study of the role played by ncRNAs in the olfactory epithelium. In addition, our results show that our approach can be successfully used to identify ncRNAs that are restrictedly or preferentially expressed in the olfactory epithelium, and which therefore must be relevant for olfaction.

O sistema da procineticina desempenha um papel importante na migração dos neurônios secretores de GnRH e na neurogênese do bulbo olfatório. Camundongos com ablação dos genes que codificam a procineticina 2 (PROK2) e seu receptor (PROKR2) apresentaram fenótipos semelhantes ao da síndrome de Kallmann descrita em humanos. Mutações inativadoras nos genes PROK2 e PROKR2 foram identificadas em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado. Com base nestes achados, investigamos a presença de alterações estruturais nos genes PROK2 e PROKR2 em 107 pacientes brasileiros (63 com síndrome de Kallmann e 47 com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado normósmico). Cem indivíduos brasileiros que relataram desenvolvimento puberal normal foram utilizados como grupo controle. As regiões codificadoras dos genes PROK2 e PROKR2 foram amplificadas utilizando-se oligonucleotídeos intrônicos específicos, seguida de purificação enzimática e sequenciamento automático. Duas mutações no gene PROK2 foram identificadas: a mutação p.G100fsX121 em homozigose presente em dois irmãos com síndrome de Kallmann; e a mutação p.I55fsX56 em heterozigose identiificada em um paciente com HHIn. Quatro mutações foram identificadas no gene PROKR2 (p.R80C, p.Y140X, p.L173R e p.R268C) em cinco pacientes com síndrome de Kallmann e um paciente com HHIn. Essas mutações não foram encontradas no grupo controle. As mutações do tipo missense, p.R80C, p.L173R e p.R268C foram identificadas em heterozigose. Mutações nos genes FGFR1, GnRHR, KiSS-1 e GPR54 foram excluídas nesses pacientes. O paciente portador da mutação p.R268C do PROKR2 apresentou deleção dos exons 1 e 2 do gene KAL1. Adicionalmente, as mutações p.R80C e p.R268C foram identificadas em heterozigose em parentes de primeiro grau assintomáticos dos casos índices. A nova mutação p.Y140X do PROKR2, única alteração em homozigose, foi identificada em um paciente com micropênis, criptorquidia bilateral, anosmia e palato ogival. Os pais deste paciente eram portadores da mutação p.Y140X em heterozigose e relataram desenvolvimento puberal normal e ausência de anormalidades olfatórias. Estudos in vitro da nova mutação p.R80C localizada na primeira alça intracelular demonstraram que o acúmulo de fofatidil-inositol (IP), assim como a ativação da via da MAPK foram significativamente afetadas em células transfectadas com o receptor mutado em relação ao receptor selvagem, indicando que a mutação p.R80C determina uma menor atividade do receptor. Avaliação da expressão por Western blot mostrou uma diminuição na expressão do receptor mutado R80C e uma maior expressão de receptores imaturos. Esses achados sugeriram o papel crítico da arginina localizada na posição 80 na atividade normal do receptor. Em conclusão, expandimos o repertório de mutações deletérias nos genes PROK2 e PROKR2 em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado. A haploinsuficiência do PROKR2 não foi suficiente para causar síndrome de Kallmann ou HHIn, entretanto mutações inativadoras em homozigose nos genes PROK2 e PROKR2 foram responsáveis pelo fenótipo reprodutivo e olfatório anormal, em concordância com os estudos prévios de ablação gênica em modelos animais. Arginina localizada na posição 80 do PROKR2 desempenha um papel crucial na adequada maturação do receptor / Physiological activation of the prokineticin pathway has a critical role in olfactory bulb morphogenesis and GnRH secretion. Knock-out mice for genes that encode prokineticin 2 (PROK2) and the prokineticin receptor 2 (PROKR2) exhibited a phenotype similar to the Kallmann syndrome (KS). Inactivating mutations in PROK2 and PROKR2 have been identified in patients with isolated hypogonadotropic hypogonadism. Based on these findings, we investigated the presence of inactivating mutations of the genes PROK2 and PROKR2 in Brazilian patients with isolated hypogonadotropic hypogonadism associated or not with olfactory abnormalities and performed in vitro studies of the new identified mutations. We studied 107 patients with HH (63 with Kallmann syndrome and 44 with normosmic HH) and 100 control individuals. The coding regions of PROK2 and PROKR2 were amplified by polymerase chain reaction followed by enzymatic purification and direct automatic sequencing. In PROK2, two known frameshift mutations were identified. Two brothers with Kallmann syndrome harbored the homozygous p.G100fsX121 mutation, whereas one male with normosmic HH harbored the heterozygous p.I55fsX56 mutation. In PROKR2, four distinct mutations (p.R80C, p.Y140X, p.L173R and p.R268C) were identified in five patients with Kallmann syndrome and in one patient with normosmic HH. These mutations were not found in the control group. The p.R80C and p.R268C missense mutations were identified in heterozygous state in the HH patients and in their asymptomatic first-degree relatives. The p.L173R was also identified in heterozygous state. In addition, no mutations of FGFR1, GnRHR, KiSS-1 or GPR54 were identified in these patients. The patient with the PROKR2 mutation p.R268C also has a deletion of the exon 1 and 2 in the gene KAL1. Notably, the new nonsense mutation (p.Y140X) was identified in homozygous state in an anosmic boy with micropenis, bilateral cryptorchidism and high-arched palate. His asymptomatic parents were heterozygous for this severe defect. In vitro studies of the new mutation, p.R80C, were performed in order to access the mechanism by which this mutation could affect the activity of the PROKR2. In vitro studies showed that the amount of fofatidil-inositol (PI) and the activation of MAPK were significantly lower in cells transfected with the R80C mutant receptor than in cells transfected with the wild receptor, indicating that this variant is a loss-of-function mutation. Binding studies and Western blot showed a reduction in the expression levels of the receptor in the plasma membrane and in whole cell, respectively. Additionally, Western blot analysis of R80C PROKR2 revealed an additional smaller molecular weight band that represents the presence of immature unglycosylated receptors. The arginine 80 in ICL1 is important for post-translational processing of PROKR2. In conclusion, we expanded the repertoire of PROK2 and PROKR2 mutations in patients with HH and showed that PROKR2 haploinsufficiency is not sufficient to cause Kallmann syndrome or normosmic HH, whereas homozygous loss-of-function mutations either in PROK2 or PROKR2 are sufficient to cause disease phenotype, in accordance with the Prokr2 and Prok2 knockout mouse models. In vitro studies suggested that the arginine located at position 80 of the receptor seems to play an important role in the receptor function

O sistema olfatório de mamíferos é capaz de detectar milhares de substâncias químicas diferentes, mesmo em baixas concentrações. Um odorante disperso no ar pode se ligar a um receptor olfatório (OR) iniciando o processo de detecção. Os ORs são membros da super família de receptores acoplados a proteína G (GPCRs). Apesar de a via de transdução de sinal de odorantes estar bem descrita, pouco se sabe sobre os seus moduladores. Em 2005, nosso laboratório identificou RIC-8B como um possível fator de troca de nucleotídeos de guanina (GEF) que poderia amplificar a atividade da proteína G olfatória (Golf). No presente trabalho mostramos que RIC-8B é capaz de interagir com Gγ13. Procurando os outros componentes desse complexo identificamos Gβ1 como sendo a subunidade Gβ mais expressa no epitélio olfatório. Além disso, RIC-8B, Gαolf, Gβ1 e Gγ13 encontram-se concentrados nos cílios dos neurônios olfatórios e se co-localizam nesse compartimento celular. Nossos experimentos de co-imunoprecipitação mostram que RIC-8B interage mais fortemente com Gαolf, na presença de GDP do que na presença de GTP, como esperado para uma GEF. Curiosamente quando Gβ1 e Gβ13 estão presentes, RIC-8B e Gαolf co-imunoprecipitam igual, independente do nucleotídeo de guanina utilizado. Apesar de, na presença de Gβ1 e Gγ13, não observarmos dissociação física de RIC-8B e Gαolf com a mudança do estado de ativação, o efeito de RIC-8B na produção de AMPc não é afetada. Também mostramos que a quantidade de Gαolf, Gβ1 e Gγ13 presentes na membrana celular aumenta quando estas são co-transfectadas com RIC-8B em células de mamíferos. Nossos resultados apontam para um papel duplo da RIC-8B. Primeiro, RIC-8B poderia funcionar como uma chaperona auxiliando na formação e transporte do complexo heterotrimérico, Golf, em neurônios olfatórios. Em segundo lugar, RIC-8B também atuaria como uma GEF sobre Gαolf, aumentando a produção de AMPc e portanto amplificando a via de transdução de sinal de odorantes. Por fim, acreditamos que um possível papel para Gβ1 e Gγ13 nesse complexo seria funcionar como um andaime molecular, aproximando RIC-8B de seu alvo, Gαolf, potencializando ainda mais a atividade de GEF. / The mammalian olfactory system detects small amounts of thousands of different chemical compounds. Odorant perception starts when an odorant in the air binds to an olfactory receptor (OR). ORs belong to the super family of G-protein coupled receptors (GPCRs). Even though the odorant signaling pathway is well known, little is known about its modulators. In 2005, our lab identified RIC-8B as a putative guanine nucleotide exchange factor (GEF) that is able to interact with the olfactory G-protein (Golf) and amplify its activity. Here we show that RIC-8B also interacts with Gγ13. We also found that Gβ1 is the Gβ subunit that is predominantly expressed in the olfactory epithelium. Furthermore, RIC-8B, Gαolf, Gβ1 and Gγ13 are highly concentrated in the cilia of olfactory neurons and co-localize in this cellular compartment. We also show that RIC-8B interaction with G&#945olf is stronger in the presence of GDP than GTP, as expected for a GEF. Curiously, in the presence of Gβ1 and Gγ13, RIC-8B and Gαolf remain associated, in the presence of both GDP or GTP, probably through an indirect interaction via Gβ1/Gγ13. We also showed that the amounts of Gαolf, Gβ1 and Gγ13 in the cell membrane increase if RIC-8B is cotransfected in the same cell. Our results suggest that RIC-8B plays two roles. First, it may act as a chaperone which assists in the assembly and trafficking of the G protein complex. Second, RIC-8B would also act as a GEF to increase Gαolf dependent cAMP production and thereby amplify odorant signal transduction. Lastly, we believe that Gβ1 and Gγ13 may act as a scaffold to position RIC-8B close to its target, Gαolf, further enhancing the GEF activity.

A sinalização da resposta Imune Inata exerce um papel fundamental na eliminação de patógenos bem como no recrutamento de progenitoras para recuperação de tecidos nervosos lesionados. Nossos estudos iniciais que buscavam a compreensão desta participação da atividade inflamatória na neurorregeneração e degenerção do OE constataram que a administração tópica de lipopolissacarídeo (LPS) gera perda de seus neurônios olfatórios (OSNs), enquanto que camundongos deficientes do gene Myd88 apresentam uma taxa de reposição neuronal pós-lesão mais elevada que a de selvagens e o uso consecutivo de DEX retarda a neurorregeneração olfatória em curto prazo. Prosseguimos agora no esclarecimento destes resultados em três vertentes: A primeira busca descrever as respostas do OE de animais selvagens e trangênicos Tlr4-/-, Myd88-/-, Ticam1-/-, Il1r1-/-, Casp1-/-/Casp4-/- e Casp1-/-/Casp4-/-/Casp4tg a estímulos inflamatórios provenientes de infusões intranasais de ligantes e citocinas recombinantes envolvidas na sinalização dos TLRs. Isto através de análises histológicas por marcação nuclear e análise da espessura e alterações anatômicas do OE, e da expressão de IL1b e Nf&#954bia por hibridização in situ (ISH), ou ainda pela contagem de suas células TUNEL-positivas pós-tratamento. Neste estudo propomos ainda um modelo de lesão para estudos de neurorregenereração através da análise por imunofluorescência (IF) de OSNs em função do tempo após uma infusão intranasal (IN) de LPS. A segunda analisa por microarranjos de oligonucleotídeos (microarray) as alterações de expressão gênicas associadas à ausência do gene Myd88 no OE pós-lesão seguida de análises histológicas de sua regeneração em camundongos com deleções em genes selecionados. Por fim o terceiro estudo investiga a degeneração e a neurorregeneração do OE sob o efeito do uso tópico consecutivo de DEX. O corticoide é co-aplicado topicamente com um insulto inflamatório para avaliar o seu efeito preventivo e consecutivamente por três dias em dois modelos de lesão para avaliar sua interferência na neurorregeneração 14 dias após o tratamento. Foram realizadas IF para quantificação dos volumes neuronais, espessura do OE, proliferação celular, síntese proteica e morte celular por TUNEL. O uso tópico de LPS promove a degeneração do OE via TLR4 a partir de regiões com expressão de Il1b e Nf&#954bia e número de células TUNEL elevada. Este efeito é via MyD88-dependente sem a participação da TRIF-dependente. O gene Myd88 é tão crucial nesta degeneração do epitélio quanto na gerada por rmIL-1β e rmTNFα. Sua ausência não promove citoproteção contra o gás NO. Possivelmente, CASP1 e IL-1R estejam também envolvidos. O modelo de lesão imunológica para estudos de neurorregeneração é rápido e eficaz. A ausência do gene Myd88 acompanha uma redução na expressão da enzima degradadora de insulina (IDE) no OE pós-lesão. Camundongos que não a expressam apresentam uma reposição celular do epitélio mais rápida. A co-IN de DEX com LPS impede a degeneração do OE. 10µl deste corticoide a 40ng/µl administrada por IN não é tóxica a este epitélio, porém seu uso consecutivo em curto prazo promove aberrações anatômicas nos modelos de lesão imunológica, além de interferir na sua dinâmica de reposição neural, elevação da taxa de síntese proteica e proliferação celular, sem alterar a diferenciação, após lesão induzida por metimazol. / The innate immune response signaling plays a key role in the elimination of pathogens and in the recruitment of new cells to recover the injured nervous tissues. Our preliminary studies on the roles of the inflammatory activity in OE degeneration and neuroregeneration process showed that the topical administration of lipopolysaccharide (LPS) generates the loss of olfactory sensorial neurons (OSNs), Myd88 gene-deficient mice exhibit a higher neuronal replacement rate after injury than wild-type mice, and that the consecutive use of DEX provokes retarding olfactory neuroregeneration over the short term. We seek now to clarify these results in three ways: The first describes the OE response in wild-type animals Tlr4-/-, Myd88-/-, Ticam1-/-, Il1r1-/-, Casp1-/-/Casp4-/- and Casp1-/-/Casp4-/-/Casp4tg animals to inflammation through the intranasal infusion (IN) of ligands and cytokines associated with Toll-Like Receptors (TLR) signaling. This was acomplished through histological analysis of the thickness and anatomical changes in DAPI stained OE, Il1b and Nfκbia expression analysis by in situ hybridization (ISH), and TUNEL-positive cells counting after treatment. In this study we propose an inflammatory lesion for neuroregeneration studies using immunofluorescence (IF) analysis of the OE in function of time after the intranasal infusion of LPS. The second part analyzes the Myd88 gene loss in the OE gene expression of after a lesion using microarray. This is followed by the histological analysis of regeneration using IF in transgenic mice with the deletion of specific genes (microarray versus literature review). Finally, the third study evaluates the OE degeneration and neuroregeneration under the influence of consecutive topical use of the DEX. The corticosteroid is co-administered with the inflammatory stimulus in order to evaluate its protective effect and consecutively for three days in two models of lesion to assess their influence on neuroregeneration 14 days after treatment. The IF analysis was performed in order to quantify the neuronal volumes, the thickness of the OE, cell proliferation, protein synthesis (by incorporation the identification of puromycin) and cell death by TUNEL. The topical use of LPS promotes the degeneration of OE by TLR4 from sites that feature an overexpression of Il1b and Nfκbia and a high number of TUNEL-positive cells. This effect is MyD88-dependent. The Myd88 gene is as crucial in this degeneration of the epithelium as in those generated by rmIL-1β and rmTNFα. Their absence does not promote cytoprotection against the cytotoxic gas nitric oxide (NO). It is possiby that CASP1 and IL-1R are also involved. The immunologic lesion model for neuroregeneration studies is fast and effective. The absence of Myd88 gene reduces the expression of insulin-degrading enzyme (IDE) in the post-lesion OE. Mice without this enzyme show a rapid cellular restoration in the epithelium. The Co-IN of DEX with LPS prevents the degeneration EO. The doses adopted by us are nontoxic; however its short-term consecutive use promotes anatomical aberrations in the immunological lesion model, and interferes with the dynamics of neural replacement by impairing both the rate of protein synthesis and proliferation of the epithelium without halting their differentiation.

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Além de sintomas motores, os pacientes acometidos com essa doença apresentam ainda sintomas não motores e neuropsiquiátricos onde destaca-se a depressão. Atualmente, nenhuma das drogas utilizadas é totalmente eficaz para a DP, nesse contexto, terapias promissoras ainda precisam ser exploradas. Alguns estudos demonstraram que o consumo de flavonoides podem diminuir a incidência e os sintomas de doenças neurodegenerativas e de transtornos depressivos. Nosso estudo anterior já constatou que o flavonoide hesperidina (4'-methoxy-7-O-rutinosyl-3',5-dihydroxyflavanone), intervém na DP e no comportamento tipo depressivo via estresse oxidativo, em um modelo induzido por 6-hidroxidopamina (6-OHDA) em camundongos. Baseando-se nas evidências, se torna interessante investigar o efeito da hesperidina em outros parâmetros da DP no modelo da 6-OHDA, além de seu efeito antidepressivo no modelo da bulbectomia olfatória (BO). Para avaliar a DP, a hesperidina ou o veículo (50 mg/kg) foram administrados via oral (gavagem) durante 28 dias. Após este período, os camundongos foram submetidos a testes comportamentais. Para avaliar a depressão no modelo OB, a hesperidina ou o veículo (50 mg/kg) foram administrados via oral (gavagem) durante 13 dias. Após este período, os camundongos foram submetidos aos testes comportamentais e neuroquímicos. No modelo induzido pela 6-OHDA, o tratamento com a hesperidina protegeu contra a inibição das enzimas mitocondriais dos complexos I, II, IV e V, da enzima Na+/K+ ATPase, diminuição do potencial de membrana mitocondrial, e aumento das atividades das caspases 3 e 9 e níveis de marcadores de inflamação. Além disso, a administração do flavonoide culminou na restauração dos níveis de fatores neurotroficos, assim como dos neurônios positivos para tirosina hidroxilase (TH), e níveis de DA e seus metabolitos no estriado. O tratamento com hesperidina também atenuou as alterações comportamentais de rotação, ansiedade, anedonia, memória e nos danos olfatórios induzidos pela 6-OHDA. No modelo de depressão induzido pela OB, o tratamento oral com hesperidina foi efetivo em reverter o declínio dos fatores neurotróficos, o aumento das citocinas pro-inflamatórias e da atividade da enzima acetilcolinesterase (AchE) no hipocampo, bem como o aumento da atividade locomotora, os prejuízos na memória, o comportamento tipo depressivo e a anedonia decorrentes da remoção dos bulbos. No modelo de DP induzido pela 6-OHDA pode-se propor que a hesperidina atua na restauração dos neurônios dopaminérgicos através do restabelecimento dos fatores neurotróficos, controle das citocinas, e modulação da atividade mitocondrial e apoptótica no estriado, o que reflete na recuperação dos prejuízos comportamentais. No modelo da depressão, indica-se que a reparação hipocampal sobre os fatores neurotróficos e marcadores inflamatórios são responsáveis pelo reestabelecimento comportamental no tratamento com hesperidina. Estes resultados certificam o efeito potencial da hesperidina no tratamento da DP e dos distúrbios depressivos, indicando que esse flavonoide pode atuar como terapia multialvo, associando DP e os transtornos mentais. Isso se deve à 4 regulação de fatores neurotróficos, inflamatórios e apoptóticos, atividades enzimáticas (AchE e Na+/K+ ATPase), disfunção mitocondrial e recuperação neuronal dopaminérgica. / Parkinson's disease (PD) is the second most prevalent neurodegenerative disease in the elderly population. Its main neuropathological characteristic is the striatal dopamine (DA) depletion, which leads to the appearance of the motor symptoms of the disease. In addition to motor symptoms, the patients with this disease also present non-motor and neuropsychiatric symptoms where depression stands out. Currently, none of the drugs used is fully effective for PD, in this context, promising therapies still need to be explored. Some studies have shown that consumption of flavonoids may decrease the incidence and symptoms of neurodegenerative diseases and depressive disorders. Our previous study has found that the flavonoid hesperidin (4'-methoxy-7-O-rutinosyl-3 ', 5-dihydroxyflavanone) plays a role in PD and in the depressive behavior via oxidative stress in mice induced by 6-hydroxydopamine (6 -OHDA). Based on the evidence, is interesting to investigate the effect of hesperidin in other parameters of PD in the 6-OHDA model, besides the its antidepressant effect in olfactory bulbulometric (BO) model. To evaluate the PD, hesperidin or vehicle (50 mg / kg) were administered orally (gavage) for 28 days. After this period, the mice were submitted to behavioral tests. To assess depression in the OB model, hesperidin or vehicle (50 mg / kg) were administered orally (gavage) for 13 days. After this period, the mice were submitted to behavioral and neurochemical tests. In the 6-OHDA-induced model, treatment with hesperidin protected against inhibition of mitochondrial enzymes of complexes I, II, IV and V, Na + / K + ATPase enzyme, against the decrease in mitochondrial membrane potential, and against the increase of caspases 3 and 9 activities and inflammatory markers levels. In addition, flavonoid administration culminated in restoration of neurotrophic factors levels, as well as tyrosine hydroxylase (TH) positive neurons, DA and its metabolites levels in the striatum. The treatment with hesperidin also attenuated the behavioral changes of rotation, anxiety, anhedonia, memory and olfactory damage induced by 6-OHDA. In addition, in depression model OB-induced, oral hesperidin treatment was effective in reversing the decline of neurotrophic factors, increase of proinflammatory cytokines levels and acetylcholinesterase (AchE) activity in the hippocampus, as well as increase of locomotor activity, memory impairment, depressive behavior and anhedonia due to removal of bulbs. In DP model induced by 6-OHDA it can be proposed that hesperidin acts in the restoration of dopaminergic neurons through the reestablishment of neurotrophic factors, cytokine control, and modulation of mitochondrial and apoptotic activity in striatum, which reflects in the recovery of damages behavioral. In depression model, it is indicated that hippocampal repair on neurotrophic factors and inflammatory markers are responsible for behavioral reestablishment by hesperidin treatment. These results confirm the potential effect of hesperidin in the treatment of PD and depressive disorders, indicating that this flavonoid can act as a multi-target therapy, associating PD and mental disorders. This is due to the regulation of neurotrophic, inflammatory and apoptotic factors, enzymatic activities (AchE and Na+/K+ ATPase), mitochondrial dysfunction and dopaminergic neuronal recovery.

O presente trabalho descreve um programa de computador em linguagem Java que reproduz o modelo compartimental reduzido de célula mitral do bulbo olfativo construído por Davison, Feng e Brown (Brain Res. Bull. 51:393-399,2000), como uma simplificação do modelo detalhado de Bhalla e Bower (J. Neurophysiol., 69:1948-1965, 1993). O modelo reduzido considera a célula mitral como composta por quatro compartimentos, modelados conforme a metodologia de HODGKIN e HUXLEY. Por seu baixo custo computacional, o modelo reduzido permite a construção de modelos de rede de grande porte para o bulbo olfativo. A implementação computacional feita em Java apresenta grande similaridade com a original, indicando uma robustez do modelo com relação a versões em plataformas distintas. / This work describes a computer program written in Java, which reproduces the reduced compartimental model of the mitral cell of the olfactory bulb constructed by Davison, Feng and Brown (Brain Res. Bull. 51:393-399,2000), as a simplified version of the detailed model of Bhalla and Bower (J. Neurophysiol., 69:1948-1965, 1993). The reduced model considers the mitral cell as composed of four compartiments modeled according to the Hodgkin-Huxley formalism. Due to its low computational cost, the reduced model allows the construction of large-scale network models of the olfactory bulb. The computer implementation made in Java shows great similarity with the original, indicating that the model is robust with respect to implementations in different platforms.

Les traumatismes crâniens peuvent provoquer des troubles de la perception de molécules odorantes chez l’homme. Les causes de ces troubles post-traumatiques peuvent être : une altération mécanique dans la cavité nasale, des cisaillements des filets nerveux olfactifs et des lésions des régions cérébrales impliquées dans le traitement de l’information olfactive.Il est crucial en clinique ORL de pouvoir déterminer objectivement la fonctionnalité de l’odorat.Pour cela, nous avons conçu une méthode d’enregistrement électrophysiologique des potentiels évoqués olfactifs incluant, en plus de la composante classique P2/P3, une composante cognitive reflétant la perception du stimulus odorant : la variation de contingence négative (CNV).Cette méthode a été tout d’abord validée avec 24 sujets normosmiques et 8 sujets totalement anosmiques (absence congénitale des bulbes olfactifs). La CNV était présente chez tous les normosmiques contrairement à l’onde P2/P3 présente dans seulement 82% (28/34 cavités nasales stimulées) des observations. Les signaux sont tous absents chez les anosmiques.Nous avons aussi examiné 41 patients se plaignant d’anosmie ou d’une hyposmie associée à une perception déformée des odeurs. Dans la plupart des cas ces troubles étaient consécutifs à un choc occipital et/ou temporal. Les enregistrements ont été confrontés aux observations IRM focalisées sur la région des bulbes olfactifs : aspect des bulbes olfactifs et lésions dans le gyrus rectus et le gyrus orbitaire médian.Dans la grande majorité des cas, les deux bulbes présentaient un aspect anormal et les enregistrements électrophysiologiques montraient une absence totale de fonctionnalité.Cependant pour quelques patients, l’anormalité de l’aspect des bulbes n’empêchait pas la transmission de l’information au cerveau, comme indiqué par l’enregistrement des potentiels évoqués. Dans ce cas, la lésion bulbaire était associée à une parosmie (perception déformée des odeurs) et à une incapacité d’identification de celles-ci.Au bilan, notre méthode d’enregistrement permet, au niveau de chaque individu, d’obtenir de façon objective des informations essentielles permettant le diagnostic objectif de l’existence d’un trouble de l’odorat. Notre étude des traumatisés crâniens montre que la région des bulbes olfactifs est fragile et susceptible d’être endommagée partiellement ou totalement, même en cas de traumatisme crânien de relativement faible importance. / Head traumas can cause trouble of odor perception in humans. The causes of these post-traumatic troubles can be either mechanical damage to the nasal cavity, shearing of olfactory nerve fibers or lesions of the brain regions involved in processing olfactory information.In clinical ENT, it is crucial to objectively determine olfaction functionality.We developed electrophysiological recording of olfactory evoked potentials including, in addition to the classic P2/P3 component, a cognitive component reflecting the perception of odorants i.e.: the contingent negative variation (CNV).This method was first validated with 24 normosmic subjects and 8 completely anosmic subjects (congenital anosmia without olfactory bulb). The CNV was present in all normosmic subjects whereas P2/P3 was present in only 82 % (28/34 nasal cavities stimulated) of the observations. No signal was observed in any anosmic subjects.We also examined 41 patients complaining of anosmia or hyposmia associated with a distorted perception of odorants. In most cases, these troubles were consecutive to an occipital and / or temporal impact. The recordings were compared to MRI observations focusing on the region of the olfactory bulbs which exhibited olfactory bulbs lesions and lesions in the gyrus rectus and in the medial orbital gyrus. In most cases, the two bulbs had an abnormal appearance and electrophysiological recordings showed a complete lack of functionality. However, for some patients, the abnormal aspect of the bulb did not prevent the transmission of information to the brain, as indicated by the electrophysiological responses. In this case, the bulbar lesion was associated with parosmia (distorted perception of smell) and an inability to identify odors.In conclusion, our recording method allows obtaining, for each subject, the essential information for an objective diagnosis of the existence of a smell disorder. Our study of patients with head trauma shows that the region of the olfactory bulbs is fragile and can be damaged either partially or completely, even for light head trauma.

Telômeros são complexos DNA-proteína presentes nas extremidades dos cromossomos. Os telômeros se encurtam a cada divisão celular, sendo o comprimento telomérico, portanto, considerado um biomarcador do envelhecimento celular. Esse encurtamento é vinculado a diversas doenças relacionadas à idade avançada. Na doença de Alzheimer (DA), têm sido associados com diversas vias fisiopatológicas, como a neuroinflamação e o estresse oxidativo, porém seus mecanismos ainda são pouco conhecidos. A maioria dos estudos sobre comprimento telomérico na DA é realizada em DNA leucocitário, pouco se sabendo sobre seu estado no sistema nervoso central. O lítio é um importante estabilizador de humor, com efeitos neuroprotetores amplamente evidenciados, mas pouco se sabe sobre seu efeito na manutenção do comprimento telomérico. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito do tratamento crônico com lítio no comprimento telomérico em diferentes regiões cerebrais (córtex parietal, hipocampo e epitélio olfatório) de camundongos triplo transgênicos para DA (3xTg-AD) e selvagens. Dezoito animais transgênicos e 22 selvagens foram tratados por oito meses com ração contendo 1,0 g (Li1) ou 2,0 g (Li2) de carbonato de lítio/kg, ou ração padrão (Li0). O comprimento telomérico do DNA extraído destes tecidos foi quantificado por PCR em tempo real. O tratamento crônico com lítio foi associado a telômeros mais longos no córtex parietal (Li1, p=0,04) e hipocampo (Li2, p=0,02) dos camundongos 3xTg-AD comparados com os respectivos selvagens. Nossos achados sugerem que o tratamento crônico com lítio afeta a manutenção do comprimento telomérico, mas que a magnitude desse efeito depende da concentração de lítio ministrada e das características do tecido envolvido. Esse efeito foi apenas observado quando comparando os animais triplo transgênicos com os selvagens, indicando que a presença da patologia, no caso a DA, se faz necessária para a modulação do comprimento telomérico promovida pelo lítio / Telomeres are DNA-protein complexes present in the extremities of chromosomes. Telomeres shorten at each cell division, being the telomere length, therefore, considered a cell aging biomarker. This telomere shortening is associated to several age-related diseases. In Alzheimer\'s disease (AD), telomere length has been linked to several pathophysiological pathways, such as neuroinflammation and oxidative stress, though its mechanism are still poorly understood. Majority of studies regarding telomere length in AD are based in leucocyte DNA, with little information about its status in the central nervous system. Lithium is an important mood stabilizer, with neuroprotective effects widely evidenced, but little is known about its effects in telomere length maintenance. The objective of this present study was to evaluate the effect of chronical lithium treatment on telomere length in different brain regions (parietal cortex, hippocampus and olfactory epithelium) of wild type and triple transgenic mice model for AD (3xTg-AD). Eighteen transgenic and 22 wild type male mice were treated for eight months with chow containing 1.0g (Li1) or 2.0g (Li2) of lithium carbonate/kg, or standard chow (Li0). Telomere length of extracted DNA from theses tissues was quantified by real-time PCR. Chronic lithium treatment was associated with longer telomeres in the parietal cortex (Li1, p=0.04) and in the hippocampus (Li2, p=0.02)of 3xTg-AD compared with the respective wild type.Our findings suggest that chronic lithium treatment does affect telomere maintenance, but the magnitude of this effect depends on the working concentrations of lithium and characteristics of the involved tissue. This effect was only observed when comparing triple transgenic with wild type mice, suggesting that the presence of AD pathology was required for the lithium modulation of telomere length