Titre de l'écran-titre (visionné le 29 novembre 2023) / La Maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative dévastatrice et irréversible. Un changement majeur qui précède l'agrégation et pathologie de la protéine tau déclenche par sa phosphorylation sur des région qui ne doivent pas l'être (ce qu'on appelle une hyperphosphorylation). A court terme, l'état de phosphorylation de tau devient très volatile face à certaines conditions, notamment aux changements de températures corporels durant le sommeil. En nous inspirant de cet étendu de températures circadiens, nous avons postulé l'hypothèse qu'avec le modèle expérimental des cellules neuroblastomes humaines (SH3R), les variations de températures mèneraient aux changements d'activités de kinases et phosphatases (dont les majeures protéines responsables pour contrôler les niveaux de phosphorylation de tau), ceux qui, à leur tour impacteraient le clivage et la sécrétion de tau. Le rythme circadien, sans aucun traitement, a influencé tau en augmentant sa sécrétion durant la nuit comparée à son niveau durant la journée. En exposant les cellules à une température hypothermique légère (35°C), nous avons remarqué une hyperphosphorylation de tau, ainsi qu'une baisse de sa sécrétion. L'opposé a été observé face à une hyperthermie légère (38°). Par la suite, nous avons investigué si ces observations proviennent des changements sur la kinase (GSK-3B) et le phosphatase (PP2AC). En inhibant PP2AC (l'okadaïque acide et le LB100), et GSK-3B (AR-A014418), nous avons sélectionné les doses et temps de traitement optimaux. Ainsi, AR a réussi à empêcher l'hyperphosphorylation de tau induit par l'hypothermie. Le clivage de tau n'a par contre pas démontré un impact suffisamment causal entre les niveaux de phosphorylation et sécrétion dans les conditions testées. Des manipulations complémentaires avec les cellules et chez la souris soumis aux inhibiteurs et les modulations de température nous aideraient à comprendre davantage sur les indications précoces qui risquent traduire à des cascades pathologiques de tau durant les étapes neurodégénératives de la MA. / Alzheimer's Disease (AD) is a devastating and irreversible neurodegenerative disease that affects many cognitive faculties. A major hallmark of initial aggregation and pathogenetic stages of the tau protein at risk of developing into AD pathology is identified by its phosphorylation on certain regions of its sequence where it does not belong (termed as hyperphosphorylation). The phosphorylation state on tau transiently becomes very volatile against certain conditions including core temperature changes in the sleep-wake cycle. Based on this scale of circadian temperature variations, we hypothesized that using human neuroblastoma cells (SH3R) subjected to temperature modulations would induce changes in intracellular kinase and phosphatases (known as major proteins controlling tau phosphorylation), thus impacting tau cleavage and secretion. We observed that the circadian rhythm by itself induced a heightened level of tau secretion during the night compared to that during the daytime. Treating the cells to a mild hypothermic temperature (35°C) induced tau hyperphosphorylation, as well as reduced secretion levels. Conversely, the opposite was observed under mild hyperthermic temperature (38°C). We then assessed whether these changes were performed by the major tau kinase (GSK-3B) and phosphatase (PP2AC). We performed preliminary experiments on their inhibitors (AR-A014418 for kinase, okadaic acid and LB100 for phosphatase), which were required to then examine tau status under the same temperature modulations as above. Thus far, AR inhibitor successfully reduced the expected hypothermia-induced hyperphosphorylation. However, tau cleavage was not observed as a mediating stage between tau phosphorylation and secretion activities under the tested conditions. Complementary experiments with cells and mice are needed to assess tau phosphorylation, cleavage and secretion changes under the same temperature modulations and the remaining inhibitors mentioned to obtain a more comprehensive profile on early tau changes which risk cascading into its pathology in the brain and lead to neurodegenerative stages of AD.

Nous avons investigué les effets des enképhalines et des récepteurs u-opiacés, lors d'un déficit en sodium (Na+ ), dans l'élaboration de la réponse comportementale régulatrice : l'appétit pour le Na+ . Trois différents états de l'équilibre hydrominéral (déplétion en Na+ aiguë, 4-hr ; déplétion en Na+ soutenu, 24-hr ; réplétion en Na+ , 28-hr) ont été étudiés et présentent des patrons d'activation neuronal différents caractérisant implication des diverses structures de détection (noyau préoptique médian, organe subfornical), de sécrétion de VP et d'OT (noyau paraventriculaire, noyau supraoptique), motrices et motivationnelles (noyau accumbens, noyau central de l'amygdale, noyau ovale du lit de la strie terminale) et d'intégration (noyau dorsomédial du lit de la strie terminale) dans l'appétit pour le sel. Notre étude a démontrer l'implication physiologique du BSTdm dans l'intégration des réponses neuroendocrines, autonomiques et comportementales de même qu'une modulation des réponses par la vasopressine, l'ocytocine, les enképhalines et les récepteurs fi-opiacés.

Les études disponibles suggèrent que l'expression des gènes et la régulation cellulaire du tissu adipeux pourraient jouer un rôle important dans le développement des complications reliées à l'obésité. L'identification et la caractérisation du transcriptome de tissu adipeux est susceptible d'aider à comprendre davantage la fonction endocrinienne de ce tissu et le rapport entre l'homéostasie de l'énergie et d'autres systèmes physiologiques. Les outils de la génomique fournissent l'avantage d'étudier simultanément l'expression d'un grand nombre de gènes possiblement impliqués dans les maladies associées à l'obésité. Dans cette thèse, nous avons principalement examiné le transcriptome du tissu adipeux dans diverses conditions physiologiques. La conversion de certains stéroïdes a également été étudiée. La méthodologie des micropuces d'expression a été utlisée, en plus des techniques usuelles de la biochimie des tissus adipeux. Nous avons étudié pour la première fois la variabilité d'expression des gènes dans le tissu adipeux sous-cutané et omental chez des hommes obèses. En second lieu, nous avons étudié la réponse du transcriptome de tissu adipeux à la dihydrotestostérone (DHT) chez les souris. Troisièmement, nous avons examiné le métabolisme de la progestérone dans les cellules adipeuses. Enfin, nous avons évalué l'impact de l'ablation des ovaires sur le métabolisme et le transcriptome de tissu adipeux de singe. En conclusion, dans nos études de transcriptomique examinant le profil d'expression des gènes dans des échantillons humains et d'animaux et dans différentes conditions, plusieurs gènes et voies moléculaires intéressantes ont été identifiés. Ces études peuvent fournir des informations sur les voies métaboliques et de signalisation étant à la base de l'étiologie de l'obésité et de ses complications.

De plus en plus de données probantes dans la littérature démontrent des différences sexuelles dans la régulation du débit sanguin cérébral (DSC), notamment dans le DSC de repos et la réactivité vasculaire cérébrale au dioxyde de carbone. De plus, très peu d’études se sont intéressées aux différences sexuelles pour l’autorégulation cérébrale (AC), un déterminant crucial qui décrit la relation entre la pression artérielle moyenne (PAM) et le DSC [souvent évalué via la vitesse moyenne du sang dans l’artère cérébrale moyenne (MCAv)]. Toutes les études qui ont évalué l’influence du sexe sur l’AC pendant un passage de la position assise à debout (StS ou des répétitions de squats) ont été faite sur des population âgées ou par la mesure de l’AC statique (i.e. comparaison de variables en état stable). De plus, la plupart des mesures qui quantifient la réponse dynamique de l’AC ne sont pas reliées entre elles et la comparaison de diverses techniques d’analyses entre les études peut entraîner des interprétations variables. De ce fait, l’utilisation d’une approche multi-métrique pourrait contribuer à améliorer notre compréhension de l’AC. Conséquemment, le but de cette étude était d’évaluer l’influence du sexe sur l’AC dynamique chez une population jeune et en santé à l’aide d’une approche utilisant différents stress et mesures (StS, analyse de la fonction de transfert des oscillations spontanées et forcées de la PAM et de la MCAv). Nous avons aussi évalué la relation entre la prévalence d’hypotension orthostatique initiale et les différentes mesures de l’AC, dans le but de déterminer si l’effet potentiel du sexe dénote un impact fonctionnel. Nos résultats ont indiqué une capacité réduite des vaisseaux cérébraux des femmes à réagir à des changements importants et rapide de la pression artérielle. Cependant, ces changements ne semblent pas suffisant pour indiquer une altération fonctionnelle du système cérébrovasculaire féminin. / Accumulating evidence supports the notion that there are sexual differences in the regulation of cerebral blood flow (CBF), notably for resting CBF and cerebrovascular reactivity to carbon dioxide. Plus, very few studies have attempted to assess sexual differences in cerebral autoregulation (CA), a crucial determinant relating mean arterial pressure (MAP) and CBF [evaluated via mean blood velocity in the middle cerebral artery [MCAv)]. All the studies examining sex influence on CA during either sit-to-stand (StS) or squat-stand maneuvers were done in older populations or by examining static CA (i.e. comparison of steady-state variables). Plus, most metrics quantifying the dynamic cerebral autoregulatory response have a limited ability to characterize each other and comparisons between studies using diverse analytical techniques can produce variable physiological interpretations. Therefore, the aim of this study was to examine the influence of sex on the dynamic cerebral autoregulatory capacity in a young and healthy population using a multiple assessment strategy and hemodynamic stressors (StS, transfer function analysis of spontaneous and forced MAP and MCAv oscillations). We also examined the degree to which dynamic cerebral autoregulatory capacity was related to the prevalence of initial orthostatic hypotension, in order to appreciate whether the potential impact of sex on dynamic cerebral autoregulatory denotes a functional outcome. Our results indicate a reduced ability of women’s cerebrovasculature to react to large and rapid changes in MAP. However, these subtle impairments did not appear sufficient enough to represent a functional impairment of the female cerebrovasculature.

Nous avons identifié le gène GPR84 comme étant exprimé par la microglie, c'est-à-dire les macrophages du système nerveux central. Il code pour un récepteur couplé aux protéines G dont le ligand endogène, la fonction et la régulation demeurent inconnus. Dans cette étude, nous avons testé l'hypothèse que l'augmentation de la transcription du gène GPR84, dans la microglie, soit associée à des processus inflammatoires. Pour ce faire, nous avons induit une réaction inflammatoire systémique à la lipopolysaccharide (LPS) chez des souris normales ou déficientes en l'une ou l'autre des cytokines IL-1 et TNF. Par la combinaison des techniques d'hybridation in situ et d'immunohistochimie, il a été montré que, suite à une injection systémique de LPS ou intraparenchymale de TNF, les cellules microgliales et les macrophages du cerveau expriment fortement l'ARNm du gène GPR84. Cette activation est quasi-absente chez les souris normales. Finalement, nous avons démontré que la production du GPR84 par la microglie se présentait non seulement durant la phase aigûe de l'endotoxémie, mais également durant l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), un modèle de la sclérose en plaques. Nos résultats illustrent donc que le GPR84, nouveau marqueur, sensible, de l'activation microgliale, pourrait jouer un rôle important dans la régulation des processus neuroinflammatoires.

On propose dans ce mémoire un nouveau type de capteur pour la mesure des fonctions respiratoires et cardiaques à des fins médicales. Le système offre la possibilité de mesurer le rythme respiratoire et la profondeur de respiration et de transmettre les données vers une station locale pour une analyse plus poussé et un diagnostic. Le capteur proposé est basé sur une approche électromagnétique où on utilise deux antennes posées sur la cage thoracique du patient. Lorsque le patient inspire et expire l’air avec ses poumons, le diamètre de la cage thoracique de ce dernier va augmenter et par conséquent la distance entre les deux antennes aussi. Le système mesure l’écart relatif entre les deux pour extraire le rythme respiratoire. Le point clé du capteur est d’encoder le signal de respiration sous forme de différence de phase entre l’onde émise et l’onde reçue conférant au système une bonne immunité contre les bruits des signaux externes. Le design a été implémenté sur un PCB (46mm x 46mm) pour fournir une preuve de concept de la méthode proposée. Les tests ont été conduits sur trois sujets de deux sexes et d’âges distincts. Les données mesurées démontrent que le système fonctionne sur différentes morphologies physiques. Finalement, le capteur a été capable de recueillir avec grande précision le rythme respiratoire et même la fréquence cardiaque. / We propose in this project a wearable electronic Patch Radar sensor that can monitor respiration rate and respiration depth continuously in real-time and transmit data to a base station for analysis. The device relies on a two-antenna configuration. Both antennas are bent to the patient chest, and when the patient breathes, the mechanical movement of the chest wall changes the distance between them. The system measures the relative distance between the antennas to extract the respiration pattern. The key feature of the sensor is that it transduces respiration movements to phase shifts in RF wave signals which make it very robust against external interferences. The design was implemented on a PCB (46mm x 46mm) to demonstrate a proof of concept for the proposed device. The system was able to acquire respiration signals and even cardiac frequency. Experimental results are presented for three different subjects, an adult male and female and a child. The data gathered gives enough sensitivity and accuracy to state that the device can work with different physical morphologies.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Nous avons investigué le rôle exact du BSTdm dans la gestion des réponses physiologiques et comportementales qui surviennent en condition d'équilibre et lors d'un déficit en ions sodium. Nous avons aussi évalué l'influence qu'aurait le BSTdm au niveau de la circuiterie neuronale impliquée dans l'homéostasie hydrominérale. Nos résultats démontrent que les mesures de la consommation d'eau et de sel en condition de repletion sodique ont respectivement augmenté et diminué suite à la lésion du BSTdm. De plus, la partie coquille du noyau accumbens s'est révélée avoir un indice d'activation cellulaire deux fois plus élevé chez les rats ayant une lésion du BSTdm. Ainsi, nos résultats suggèrent que suite à l'intégration des messages en provenance des structures impliquées dans l'osmorégulation et la détection, le BSTdm désinhibe les structures impliquées dans le comportement motivé afin de favoriser la consommation de sel dans la période de repletion sodique.

La transcription des gènes de l'ARN ribosomique (ARNr) est essentielle à la synthèse des ribosomes qui sont eux-mêmes requis pour la production des protéines et donc de l'ensemble des fonctions cellulaires. Malgré ce rôle fondamental, les mécanismes de la synthèse des ARN ribosomiques sont peu élucidés. Mes travaux ont d'abord porté sur la caractérisation du facteur de liaison en amont UBF (Upstream Binding Factor) dans la régulation de l'activité de l'ARN polymerase I (RPI). UBF lie l'ADN des gènes ribosomiques (ADNr) et forme une structure appelée l'Enhancesome. La phosphorylation par ERK des boîtes HMG1 d'UBF provoque un changement de conformation de l'Enhancesome. La signalisation ERK augmente rapidement la transcription ribosomique, mais ne change pas le nombre de polymerases engagées sur les gènes. La phosphorylation d'UBF par ERK le rend plus permissif au passage de RPI, ce qui en fait un modulateur de l'élongation transcriptionnel dépendant de la signalisation par des facteurs de la croissance. Dans un autre ordre d'idées, la méthylation de l'ADN est associée au silencing épigénétique. Nous avons montré que la perte totale de méthylation CpG suscite une réactivation partielle des gènes ribosomiques silencieux et provoque des défauts prononcés de transcription et de maturation des ARNr. J'ai ensuite démontré que la chromatine est plus accessible qu'à la normale, ce qui permet à l'ARN polymerase II (RPIJ) de se lier et transcrire de façon aberrante sur le locus ribosomique. Je me suis de plus intéressé à TTF-I (Transcription Termination Factor-I), un facteur de transcription régulé par le suppresseur de tumeur ARF et que nous avons observé faire la navette entre le noyau et les gènes ribosomiques. En plus de son interaction avec les gènes ribosomiques, TTF-I est retrouvé aux promoteurs de gènes codants des protéines, bien que sa fonction sur ces gènes reste à déterminer. En outre, j'ai développé un essai d'immunoprecipitation séquentielle de la chromatine des gènes ribosomique afin de disposer d'un outil puissant pour comprendre les différences qui distinguent les gènes actifs et inactifs. Les résultats préliminaires indiquent une absence d'histone et une association d'UBF marquée sur les régions activement transcrites de l'ADNr.

La maladie d'Alzheimer est une maladie dégénérative du système nerveux central. Une des caractéristiques pathologiques de la maladie est la présence de plaques amyloïdes causées par l'agrégation du peptide P-amyloïde (A|342) dans le cerveau. Ce peptide est produit à la suite de deux clivages protéolytiques de la protéine précurseur de l'amyloïde (APP), par BACE (P-APP cleaving enzyme) et par le complexe y-sécrétase. Le complexe y-sécrétase est composé de 4 sous-unités connues : Préséniline-1 (PSI) ou 2 (PS2), Anterior pharynx defective 1 (APH-1), Presenilin enhancer 2 homolog (PEN-2) et Nicastrine (NCT). L'utilisation du complexe comme cible thérapeutique de la maladie d'Alzheimer est problématique car il est important dans de nombreux processus physiologiques. De plus, les mécanismes de régulation de l'activité du complexe y-sécrétase ainsi que son affinité pour ses différents substrats sont peu connus. Le haut poids moléculaire du complexe suggère aussi la présence de protéines encore non identifiées. L'objectif de ce projet est d'identifier de nouveaux partenaires du complexe, transitoires ou permanents, ayant un rôle dans la régulation de ce dernier ou modulant son affinité pour ses substrats. Le système double hybride en levure a été utilisé pour identifier des partenaires protéiques des protéines appâts NCT, PEN-2 et APP, lors de criblages de banques d'ADNc de cerveau humain. Les protéines Ferritin L (polypeptide codant la chaîne légère de la Ferritin) et ISLR (immunoglobulin superfamily leucine rich repeat) ainsi que 4 protéines inconnues, ont été péchés avec la protéine-appât PEN-2, une sous-unité du complexe y-sécrétase. SNW1 (SNW domain containing 1) et WBP5 (WW domain binding protein 5) ont quant à eux été péchés à l'aide d'APP. Des analyses en double hybride et en co-immunoprécipitation ont montré que l'interaction entre Ferritin et PEN-2 est négative, alors que ISLR interagit avec trois des sous-unités du complexe y-sécrétase ce qui suggère sa présence probable dans le complexe. L'interaction entre APP et SNW1 suggère que APP par l'intermédiaire de sa partie C-terminale (AICD) pourrait être un facteur de transcription dont l'activité serait régulée par le corégulateur transcriptionnel SNW/SKIP. WBP5 pourrait quant à elle servir de lien entre APP et les partenaires du complexe. D'autres analyses sont nécessaires pour confirmer ces résultats préliminaires et définir le rôle des partenaires identifiés.

Dans le but d'évaluer les effets spécifiques de l'entraînement au contrôle de l'amplitude de la pulsation sanguine (APS) au niveau de l'artère temporale par rétroaction biologique sur l'activité migraineuse, 21 patientes souffrant de migraine furent réparties dans les trois (3) conditions expérimentales suivantes: 1) Entraînement à la diminution de l'APS au niveau de l'artère temporale 2) Entraînement à l'augmentation de l'APS au niveau de l'artère temporale et 3) Un groupe liste d’attente. Les deux (2) groupes expérimentaux furent soumis à 15 semaines d'entraînement avec rétroaction lesquelles furent précédées et suivies d'une session d'évaluation (pré- et post-traitement) afin de vérifier l'habileté des patientes à contrôler la réponse cible sans rétroaction. L'efficacité thérapeutique de chaque condition expérimentale fut évaluée sur la base des cinq (5) variables dépendantes qui furent dérivées pour chaque période de cinq (5) semaines d'auto-enregistrement de l'activité migraineuse effectuée avant et après le traitement. Les résultats démontrèrent que la majorité des participantes furent aptes à contrôler l'APS dans la direction désirée et que ce contrôle fut suivi d’une diminution sur quatre (4) des cinq (5) variables dépendantes reliées à l'activité migraineuse. Une analyse plus détaillée des données physiologiques révéla qu'un facteur commun pouvant expliquer les résultats cliniques était la diminution dans la variabilité de la vasomotricité au niveau céphalique tel que proposé par Gauthier et al. (1981a; 1981b). Finalement, une corrélation positive significative fut observée entre la diminution de la variabilité de l'APS et la diminution des maux de tête. Les résultats sont interprétés en fonction d'un nouveau modèle physiologique. Certaines implications de ce modèle au niveau de la compréhension du développement et de la cause de la migraine font aussi l'objet de la discussion ainsi que des raisons pour lesquelles la rétroaction biologique est efficace dans le soulagement de la migraine.