L’Accident de Décompression présente un risque majeur pour les plongeurs. Il est admis que la formation de bulles circulantes est à l’origine de l’ADD. Cependant, une forte variabilité inter individuelle existe entre plongeurs, avec une faible corrélation entre bulles et symptômes de l’ADD. Plusieurs mécanismes physiologiques ont été liés à l’ADD, mais aucun d’entre eux ne semble déterminant dans la mise en place de la pathologie. Dans ce contexte, des techniques issues de la médecine de précision pourraient apporter de nouveaux éléments de compréhension.Durant cette thèse, nous avons effectué des études protéomiques afin d’étudier les possibles changements du protéome plasmatique de rats et de plongeurs suite à une plongée avec ou sans ADD, dans le but de trouver de potentiels biomarqueurs de développement précoce de l’ADD. Nous avons de plus mis en évidence une potentielle implication de processus inflammatoires dans la mise en place des symptômes de l’ADD. Un protocole de sélection a ensuite été utilisé dans le but de créer une nouvelle souche de rats résistante à l’ADD. Une résistance à l’ADD est apparue en l’espace d’une génération chez les femelles, deux chez les mâles. Une caractérisation physiologique de la souche résistante a montré une potentielle implication d’une région spécifique du chromosome X, ainsi que des modifications du fonctionnement du muscle lisse vasculaire, de la résistance aux espèces réactives de l’oxygène, de la consommation d’oxygène mitochondriale, et du système immunitaire. Les suites de cette caractérisation se focaliseront sur des études transcriptomiques et génétiques, en particulier sur la région d’intérêt du chromosome X. / Decompression Sickness is one of the most serious hazards for divers. It is usually admitted that DCS origins from circulating bubbles. However, a strong inter-individual variability exists between divers, resulting in a poor correlation between bubble grade and DCS symptoms. Several physiological mechanisms have been linked with DCS, but none of them appeared to be determinant in the onset of the pathology. In this context, medicine precision techniques may offer new insights, with a broader approach.During this thesis, we used proteomics to investigate changes of the plasma proteome of rats and divers during diving, with and without DCS, and aimed at finding biomarkers of early DCS development. We found that acute inflammation may play a role in the onset on DCS, and that proteomics may be fitted to look for new biomarkers. We also used a selection protocol to create a new DCS resistant rat strain, which was significantly more resistant than classic Wistar rats. Moreover, DCS resistance was gained in a matter of only 2 reproductions cycles (only 1 for females), which gives evidence of heritable components of DCS resistance/susceptibility that might be carried out by the X chromosome. A characterization of this DCS resistant strain showed a number of physiological adaptations gained during the selection process. Indeed, DCS resistant rats showed a decreased mitochondrial oxygen global consumption, a decrease of vascular smooth muscle contraction and relaxation as well as a raise of neutrophils count among males.Further characterization of the DCS resistant strain will focus on transcriptomic and genetic studies, especially on the genomic region of interest located on the X chromosome.

Quelque soit le type de dégénérescences rétiniennes, les cellules photoréceptrices à l'origine de la genèse du signal lumineux, meurent par un mécanisme commun : l'apoptose. Au laboratoire, nous avons mis en évidence que l'inhibition de la caspase-3, une caspase effectrice de l'apoptose, permet de réduire l'apoptose des cellules photoréceptrices (Perche et al. 2007). Dans la continuité de ces résultats, le but de nos travaux de thèse est d'identifier les molécules impliquées en amont de la caspase-3. Pour mener à bien notre projet, nous avons utilisées un modèle expérimentale de dégénérescence rétinienne induite par une exposition à la lumière (modèle de photodégénérescence rétinienne). Les atteintes rétiniennes sont quantifiées par : l'électrorétinographie in-vivo permettant d'évaluer la fonction rétinienne, l'histologie pour l'analyse morphométrique de la rétine aux quelles sont associés des dosages enzymatiques. Ainsi, nous avons montré que l'injection d'un inhibiteur de la caspase-12 à 0,4 ou à 0,8 mM, de la caspase-9 à 0,2 ou à 0,4 mM, ou de la caspase-8 à 0,2 mM, injecté dans le vitré n'a aucun effet toxique sur la rétine et n'a aucun effet protecteur contre l'apoptose des cellules photoréceptrices induites par la lumière. Ces résultats suggèrent que les caspases-8, 9 et 12 ne sont pas impliquées dans l'activation de la caspase-3 et donc dans l'initiation de l'apoptose des photorécepteurs induite par la lumière. Toutefois, après injection dans le vitré, les inhibiteurs inhibent leur cible respective uniquement transitoirement. Par conséquent, pour pouvoir conclure sur le rôle de ces caspases dans le processus dégénératif, il faudrait pouvoir inhiber les caspases de façon plus persistante. Il serait donc intéressant de reproduire des expérimentations similaires en augmentant la concentration de l'inhibiteur injecté ou en réduisant le délai entre l'injection de l'inhibiteur et l'induction du stress. De plus, la caspase-3 peut être activée indépendamment des caspases initiatrices, comme par exemple : les céramides, les cathepsines et les calpaïnes. / No abstract available

Le vieillesse conduit à une perte de masse et de fonctionnalité musculaire : la sarcopénie. Ce phénomène physiologique est reconnu comme une cause directe de fragilité et ces deux syndromes gériatriques ont été reliés à de nombreux facteurs dont le statut nutritionnel et la médication. Cependant, les interactions médication-muscle n'ont été que peu étudiées notamment au cours du vieillissement. Le médicament le plus prescrit et consommé est le paracétamol dont la détoxification hépatique nécessite un nutriment : la cystéine (Cys)[...]Sous réserve de la validité de ces résultats chez l'homme, les données obtenues indiquent qu'il serait d'intérêt de mettre en place des recommandations nutritionnelles basées sur une augmentation en Cys au cours des périodes de traitement.Ceci permettrait d'accroître le bénéfice /risque du paracétamol, qui est largement prescrit en première intention pour traiter les douleurs chroniques d'intensité faible à modérée chez les personnes âgées. / The age-related muscle mass and functionality loss, named sarcopenia is a physiological processknown as a direct cause of frailty. Both geriatrics syndromes have been correlated to various factorsas nutritional status and medication. However, the interactions between medication and muscle havenot being deeply investigated, especially in elderly. Using this model, we have highlighted a 12% loss of muscle mass in old rat under repeatedparacetamol cures. This loss was associated with paracetamol-induced sulfur amino acid disturbancesleading to altered glutathione (GSH a Cys containing tripeptide) status and circulating Cys. All together, these results emphasize that muscle mass loss induced by repeated cures withparacetamol in old rats arise from the increased protein and more specifically Cys requirements. Therelevance of these results for older persons needs to be further evaluated before considering whetherit it could be of interest to develop nutritional recommendations aimed to optimized protein intake orCys supplementation during cures with paracetamol. That could further increase the benefit/risk ratioof paracetamol which is widely prescribed for pain relief, especially in older people.

La douleur chronique est une pathologie invalidante de longue durée notamment caractériséepar trois symptômes : l’allodynie (un stimulus non douloureux est perçu comme douloureux),l’hyperalgésie (un stimulus douloureux est perçu comme encore plus douloureux) et desdouleurs ambulatoires. Quand cette douleur est due à une lésion ou une dysfonction du systèmenerveux on parle de douleur neuropathique. Chez les patients et les modèles animaux dedouleurs neuropathiques, les études ont montré que les neurones thalamiques étaienthyperexcitables. Les cellules gliales, astrocytes et microglies, sont des partenaires synaptiquesimpliqués dans la transmission et la plasticité synaptique et pourraient être impliqués dans cephénomène. En effet, ces cellules peuvent modifier leur phénotype lorsque le système nerveuxest affecté, elles sont réactives : leur morphologie est hypertrophiée, l’expression d’ARNm et deprotéines comme iba-1 (ionized binding-adaptor molecule 1) et CD11b/c (cluster ofdifferentiation 11b/c) pour les cellules microgliales et GFAP (glial fibrillary acidic protein) etS100β (S100 calcium binding protein β) pour les cellules astrocytaires est augmentée. Ellespeuvent également libérer des molécules pro-inflammatoires. Tout ceci pourrait générer ouamplifier l’hyperexcitabilité des neurones présents dans le thalamus.Mon travail de thèse a consisté en l’étude des astrocytes et de la microglie thalamique dans lemodèle de douleurs neuropathiques de ligature des nerfs spinaux L5-L6 du nerf sciatique (spinalnerve ligation, SNL). Les symptômes d’allodynie et d’hyperalgésie mécaniques ont étécaractérisés par le test des filaments de von Frey et les douleurs ambulatoires par le test dedistribution pondéral dynamique. L’expression des ARNm de marqueurs gliaux a été étudiée parune approche de qRT-PCR sur des prélèvements thalamiques et sur des noyaux thalamiquesobtenus par microdissection au laser. L’expression neurochimique des marqueurs iba-1,CD11b/c, Cathepsine S, GFAP et S100β a été étudié par immunohistofluorescence en quantifiantle nombre de cellules immunopositives et la surface occupée par les marqueurs. Toutes cesexpériences ont été réalisées à J14 et J28 après la chirurgie.A J14, les animaux SNL développent des symptômes d’allodynie et d’hyperalgésie mécaniqueainsi que des douleurs ambulatoires. Chez ces animaux, les cellules microgliales thalamiquesprésentent des signes de réactivité avec l’augmentation de l’expression des ARNm desmarqueurs CTSS et CX3CR1, le récepteur de la fractalkine, marqueurs connus pour leursimplications dans l’hyperexcitabilité neuronale spinale en conditions de douleursneuropathiques. De plus, l’expression neurochimique des marqueurs gliaux étudiés est diminuéece qui se traduit notamment par une diminution du nombre de cellules immunopositives pources marqueurs chez les animaux SNL. A J28, les symptômes douloureux sont maintenus. De plus,la réactivité microgliale décelée à J14 par qRT-PCR est toujours présente avec l’augmentation del’expression de l’ARNm codant pour la fractalkine (CX3CL1), partenaire de la voieCTSS/CX3CR1/CX3CL1. La diminution de l’expression neurochimique thalamique desmarqueurs gliaux chez les animaux SNL était transitoire et n’est plus présente à J28. Enrevanche, des signes de réactivité astrocytaire thalamique ont été mis en évidence chez lesanimaux SNL.Ainsi, ce travail dévoile une ambivalence au niveau des altérations de la glie thalamique dans cemodèle SNL: une diminution précoce de l’expression des marqueurs gliaux thalamiques suivied’une réactivité astrocytaire plus tardive concomitante à des signes de réactivité microgliale. Denombreuses expériences sont encore nécessaires pour appréhender l’impact de cetteambivalence gliale thalamique inédite dans un contexte de douleur neuropathique. / Chronic pain is an incapacitating and long lasting pathology mainly characterized by threesymptoms: allodynia (a non painful stimulus is perceived as painful), hyperalgesia (a painfulstimulus is perceived as more painful) and ambulatory pains. When chronic pain is due to alesion or dysfunction of nervous system it is called neuropathic pain. In both patients and animalmodels of neuropathic pain, researchers found that thalamic neurons are hyperexcitable. Glialcells, astrocytes and microglia, are strong synaptic partners involved in synaptic transmissionand plasticity and therefore could be involved in this phenomenon. Indeed, these cells canmodify their phenotype when nervous system is damaged. They become reactive: theirmorphology is hypertrophied, mRNA and protein expression of iba-1 (ionized binding-adaptormolecule 1) and CD11b/c (cluster of differentiation 11b/c) for microglia and GFAP (glialfibrillary acidic protein) and S100β (S100 calcium binding protein β) for astrocytes is increased.They could also release pro-inflammatory molecules. All of these could contribute to generate oramplify the thalamic neuronal hyperexcitability.In my PhD work I studied thalamic astrocytes and microglia in a rat neuropathic pain model ofL5-L6 spinal nerves ligation (SNL). Mechanical allodynia and hyperalgesia were characterizedwith von Frey filament test and ambulatory pain with dynamic weight bearing apparatus. mRNAexpression of glial markers were studied with qRT-PCR technique on thalamic punches andlaser-microdissected nuclei. Neurochemical expressions of iba-1, CD11b/c, cathepsin S, GFAPand S100β markers were quantified using an immunohistofluorescence approach to count thenumber of immunopositive cells and surface stained by these markers. All these experimentswere done at D14 and D28 after surgery.At D14, SNL animals develop mechanical allodynia and hyperalgesia as well as ambulatory pain..For these animals, thalamic microglial cells showed signs of reactivity with the increase mRNAexpression of CTSS and CX3CR1, fractalkine receptor, well known markers involved in spinalneuronal hyperexcitability under neuropathic pain conditions. In addition, the number ofimmunopositive cells for the glial markers is decreased in SNL animals. At D28, the neuropathicpain symptoms are still present. Furthermore, thalamic microglial reactivity found at D14 withqRT-PCRm method is still present with the increased mRNA expression of fractalkine (CX3CL1),partner of CTSS/CX3CR1/CX3CL1 pathway. The decreased neurochemical expression of glialmarkers found at D14 was transient as I didn’t find this result at D28. However, thalamicastrocytic reactivity was found at D28 in SNL animals.So, this work reveal a new glial process at thalamic level in this SNL model of neuropathic pain :an early decreased expression of glial markers and then a later thalamic astrocytic reactivityconcomitant with signs of thalamic microglial reactivity. Numerous studies are required toexplore the role of such novel ambivalent glial alterations in the context of neuropathic pain.

Les lésions musculaires sont des événements fréquents. Le diagnostic repose sur la mesure de biomarqueurs sanguins. Les outils actuels présentent des limites qui justifient la recherche de nouveaux candidats biomarqueurs. Récemment, des petits ARNs non codants, les microARNs (miARNs), ont été identifiés. Détectables dans le plasma, certains sont spécifiques d’un tissu et ont été proposés comme de potentiels biomarqueurs de lésions tissulaires. Toutefois, leur intérêt dans le diagnostic des lésions musculaires chez l’individu sain n’est pas connu. Le but de ce travail était d’identifier et de caractériser la réponse des miARNs circulants à des lésions musculaires chez le rat.Nous avons premièrement étudié les profils plasmatiques des miARNs en réponse à des lésions musculaires myotoxiques chez le rat sain pour identifier des candidats biomarqueurs et leurs cinétiques de détection. Un criblage par RT-qPCR nous a conduits à identifier l’augmentation importante des niveaux plasmatiques de miARNs spécifiques du tissu musculaire, miR-1-3p, -133a-3p, -133b-3p, -206-3p, -208b-3p et -499-5p avec un pic de détection à 12 h. De plus, deux miARNs non spécifiques du muscle, miR-378a-3p et miR-434-3p, avaient des profils comparables. L’évaluation des performances diagnostiques a montré que les miARNs sélectionnés pouvaient discriminer les rats lésés des rats non lésés avec peu d’erreurs et une approche combinatoire nous permettait d’améliorer encore ces performances. Ces résultats ont été confirmés chez des rates femelles et des rats mâles âgés. Par ailleurs, nous avons évalué la robustesse des miARNs que nous avons sélectionnés. Malgré des profils d’expression différents des miARNs dans les fibres lentes ou rapides, le phénotype du muscle lésé avait une influence limitée sur la réponse des miARNs. Nous avons ensuite observé que la lésion d’une masse musculaire croissante ne s’accompagnait pas d’une réponse proportionnelle des miARNs circulants. Les miARNs sélectionnés n’augmentaient pas en réponse à des lésions musculaires traumatiques. Néanmoins, nous avons observé que miR-133a-3p et -133b-3p pourraient être des marqueurs intéressant pour détecter un remodelage musculaire précoce après des lésions neurologiques. Enfin, l’hémolyse et la contamination plaquettaire, deux paramètres préanalytiques connus pour induire des modifications des profils circulants, n’avaient pas d’effet sur les miARNs que nous avions identifiés.Pris dans leur ensemble, nos résultats montrent que les miARNs circulants spécifiques du muscle ainsi que miR-378a-3p et miR-434-3p, sont des biomarqueurs robuste et prometteur de lésions musculaires aigues chez le rat. / Skeletal muscle damage is an often-occuring event. Diagnosis is based on blood biomarkers assessment. Yet, the markers currently available suffer limitations and new biomarker candidates are needed. Recently, small non-coding RNA, microRNAs (miRNAs), were identified. Detectable in plasma, some miRNAs are tissue-specific and have been proposed as biomarkers of tissue damage. However, their relevance as biomarkers of skeletal muscle damage in healthy individuals is unknown. The aim of this work was to identify and characterize the circulating miRNAs response to muscle damage in rats.First, we studied circulating miRNAs response to myotoxic muscle damage in healthy rats in order to identify biomarker candidates and their detection kinetics. RT-qPCR profiling led to the identification of muscle-specific miRNAs that subtantially increased in plasma in response to muscle damage, namely miR-1-3p, -133a-3p, -133b-3p, -206-3p, -208b-3p, and -499-5p with a peak value at 12 h. Two non-muscle-specific miRNAs, miR-378a-3p and miR-434-3p, had similar profiles. The evaluation of the diagnostic accuracy has shown that selected miRNAs were able to discriminate damaged from non-damaged rats with almost no error and a combinatory approach was able to further increase this accuracy. Similar results were found in female and aged rats. Moreover, we sought to evaluate the robustness of selected miRNAs. Despite diferente expression of selected miRNAs in slow and fast fibers, the phenotype of injured muscle had a very limited influence on the plasma miRNA response. Then, we induced muscle damage in an increasing muscle mass and we observed that damage responsive miRNA response was not proportional to the extent of muscle damage. Selected miRNAs did not increased in response to traumatic muscle damage. However, we observed that miR-133a-3p et -133b-3p could be useful markers to detect an early muscle remodeling following neurologic damage. Finally, hemolysis and platelet contamination, two pre-analytical factors known to affect circulating miRNA profiles, had no effect on the miRNAs we selected.Taken together, our results show that circulating muscle-specific miRNAs as well as miR-378a-3p and miR-434-3p, are robust and promising biomarkers of acute muscle damage in rats.

Les nanoparticules d'oxyde de fer sont utilisées dans plusieurs domaines notamment en Biomédecine comme agents théranostiques en Cancérologie et aussi comme agents de contraste en Imagerie par Résonance Magnétique. Avec l'augmentation de la production et de l'utilisation de ces NPs de fer, il y a une évidente augmentation de l'exposition humaine et environnementale à ces NPs, et qui peut présenter un risque. Le sujet de ma thèse porte sur l'étude de l’impact physiopathologique et de la toxicité des nanoparticules de fer (NPs de fer) en utilisant un modèle cellulaire de neuroblastome et un modèle d'étude animal, le rat Wistar. L’objectif des travaux de recherche de la partie in vitro est d’évaluer les effets cytotoxiques et génotoxiques ainsi que les effets sur l’expression des protéines cellulaires suite à l’exposition des cellules SH-SY5Y à des concentrations croissantes des NPs de fer. Nous avons montré que les NPs de fer induisent des perturbations cellulaires d’une manière dépendante de la taille et de la concentration. L'analyse protéomique suivie par l'annotation des gènes avec l’ontologie et l'analyse des voies de signalisation a mis en évidence les effets des NPs de fer sur le cytosquelette, l'apoptose et le développement du cancer. Les objectifs de nos travaux de recherche réalisés in vivo consistent à étudier les effets physiopathologiques des NPs de fer administrées par trois voies différentes, intraveineuse, intranasale et orale, à savoir leur impact sur le comportement émotionnel et cognitif ainsi que sur l’homéostasie des neurotransmetteurs et des éléments traces. Les résultats ont montré que les NPs de fer n’induisent pas de modification concernant l’anxiété, la locomotion, l’apprentissage et la mémoire chez le rat quelle que soit la voie d’administration. Cependant, ces NPs provoquent une perturbation des niveaux des catécholamines et des éléments traces au niveau cérébral. Les effets les plus marqués ont été observés suite à l’instillation intranasale des NPs et se manifestent par une diminution de taux du fer sérique, la thrombocytose et la présence des foyers inflammatoires au niveau hépatique. L’analyse comparative des trois voies d’administration a montré que la voie intraveineuse est la moins toxique. Enfin, l’étude protéomique des protéomes du cerveau, du foie et du poumon a permis d’évaluer la toxicité des NPs de fer au niveau protéique et moléculaire. Les résultats obtenus présentent un support important pour l’estimation et la compréhension des effets potentiellement adverses de ces NPs qui présentent une certaine toxicité non négligeable de point de vue moléculaire et physiopathologique. Ainsi, leur utilisation dans le domaine biomédicale doit être prise avec beaucoup de précaution pour éviter au maximum tout risque lié à leur exposition afin d’améliorer leur biocompatibilité et ainsi augmenter leurs avantages. / Iron Oxide Nanoparticles (IONPs) are used in several fields notably in Biomedicine as theranostic agents in Oncology and also as contrast agents in Magnetic Resonance Imaging. With the increase in the production and use of IONPs, there is a clear increase in human and environmental exposure to these NPs, which may pose a risk. The subject of my thesis is the study of the physiopathological impact and toxicity of iron oxide nanoparticles using a cell model of neuroblastoma and an animal study model, the Wistar rat. The aim of the research work of the in vitro part is to evaluate the cytotoxic and genotoxic effects as well as the effects on the expression of cellular proteins following the exposure of SH-SY5Y cells to increasing concentrations of iron NPs. We have shown that iron NPs induce cellular perturbations in a size and concentration dependent manner. Proteomic analysis followed by ontological gene annotation and signaling pathway analysis revealed the effects of IONPs on cytoskeleton, apoptosis and cancer development. The aims of our research carried out in vivo are to investigate the pathophysiological effects of iron NPs administered by three different routes, intravenous, intranasal and oral, also their impact on emotional and cognitive behavior as well as neurotransmitter and trace element homeostasis. The results showed that IONPs do not induce any changes in anxiety, locomotion, learning and memory in rats regardless of the administration route. However, these NPs cause a disruption of catecholamine and trace element levels in the brain. The most marked effects have been observed following intranasal instillation of NPs and are manifested by a decrease in serum iron levels, thrombocytosis and the presence of inflammatory foci in the liver. The comparative analysis of the three routes of administration showed that the intravenous route is the least toxic. Finally, the proteomic study of the proteomes of the brain, liver and lung has made it possible to evaluate the toxicity of the NPs of iron at the protein and molecular level. The obtained results provide an important support for the estimation and understanding of potentially adverse effects of these NPs, which have a certain toxicity that is not negligible from a molecular and physiopathological point of view. Thus, great care must be taken regarding their use in the biomedical field to minimize any risk related to IONP exposure in order to improve their biocompatibility and thus increase their benefits.

Cette thèse porte sur l’étude de la séquence d’imagerie IRM IVIM (« Intravoxel incoherent motion »). Cette séquence permet l’étude des microvaisseaux sanguins tels que les capillaires, artérioles et veinules. Pour être sensible seulement aux groupes de spins non statiques dans les tissus, des gradients de diffusion sont ajoutés avant et après l’impulsion 180° d’une séquence d’écho de spin. La composante du signal correspondant aux spins qui diffusent dans le tissu peut être séparée de celle des spins en mouvement dans les vaisseaux sanguins qui est appelée signal IVIM. Ces deux composantes sont pondérées par f IVIM qui représente la fraction volumique du sang à l’intérieur du tissu. Le signal IVIM est en général modélisé par une fonction mono-exponentielle (ME) caractérisée par un coefficient de pseudo-diffusion D*. Nous proposons un modèle IVIM bi-exponentiel formé d’une composante lente caractérisée F slow et D* slow qui correspondrait aux capillaires comme dans le modèle ME, et d’une composante rapide caractérisée par F fast et D* fast qui correspondrait à des vaisseaux plus gros comme des artérioles et veinules. Ce modèle a été validé expérimentalement et des informations supplémentaires ont été obtenues en comparant les signaux expérimentaux avec un dictionnaire de signaux IVIM simulés numériquement. L’influence de la séquence d’impulsions, du temps de répétition et du temps d’encodage de diffusion a également été étudiée. Enfin, la séquence IVIM a été appliquée à l’étude d’un modèle animal de la maladie d’Alzheimer. / This PhD thesis is centered on the study of the IVIM (“Intravoxel Incoherent Motion”) MRI sequence. This sequence allows for the study of the blood microvasculature such as the capillaries, arterioles and venules. To be sensitive only to moving groups of spins, diffusion gradients are added before and after the 180° pulse of a spin echo (SE) sequence. The signal component corresponding to spins diffusing in the tissue can be separated from the one related to spins travelling in the blood vessels which is called the IVIM signal. These two components are weighted by f IVIM which represents the volume fraction of blood inside the tissue. The IVIM signal is usually modelled by a mono-exponential (ME) function and characterized by a pseudo-diffusion coefficient, D*. We propose instead a bi-exponential IVIM model consisting of a slow pool, characterized by F slow and D* slow corresponding to the capillaries as in the ME model, and a fast pool, characterized by F fast and D* fast, related to larger vessels such as medium-size arterioles and venules. This model was validated experimentally and more information was retrieved by comparing the experimental signals to a dictionary of simulated IVIM signals. The influence of the pulse sequence, the repetition time and the diffusion encoding time was also studied. Finally, the IVIM sequence was applied to the study of an animal model of Alzheimer’s disease.

L’hippocampe joue un rôle majeur dans la cognition spatiale. Des neurones hippocampiques (les cellules de lieu) sont actifs quand l’animal occupe un lieu particulier de l’environnement. D’autres neurones sont ‘silencieux’. Récemment, une étude a montré que les cellules de lieu présentaient une activité secondaire quand les rats attendaient une récompense dans une zone-but. L’activité principale correspondrait à l’élaboration d’une représentation de l’espace. En revanche, la nature de l’activité secondaire au but est encore méconnue. Afin de tester si l’activité au but reflète une représentation spatiale du but ou un signal lié à la récompense, nous avons mis au point une tâche de navigation dans laquelle les rats peuvent choisir entre deux zones-buts pour obtenir une récompense. La quantité de récompense associée à chaque zone était modulée, ce qui modifiait leur valeur. Nous avons enregistré l’activité unitaire des neurones de CA1 et CA3 chez des rats réalisant cette tâche. Les rats localisent les deux emplacements et adaptent leurs choix en fonction de la valeur des buts. Une majorité de cellules de lieu et de cellules ‘silencieuses’, dans CA1 et CA3, présentent une activité liée au but. Cette activité est indépendante de la valeur des buts et des choix des rats. Enfin, la plupart des neurones ne présentent cette activité que pour l’un des deux buts, ce qui indique un codage spatial.Nos résultats suggèrent que l’hippocampe code les informations pertinentes concernant l’aspect spatial du but. Une telle représentation du but pourrait être utilisée en coopération avec des structures impliquées dans la prise de décision pour optimiser la navigation dirigée vers un but. / The hippocampus plays an important role in spatial cognition, as supported by the location-specific firing of hippocampal place cells. In random foraging tasks, each place cell fires at a specific position (‘place field’) while other hippocampal pyramidal neurons remain silent. A recent study evidenced a reliable extra-field activity in most CA1 place cells of rats waiting for reward delivery in an uncued goal zone. While the location-specific activity of place cells is thought to underlie a flexible representation of space, the nature of this goal-related signal remains unclear.To test whether hippocampal goal-related activity reflects a representation of goal location or a reward-related signal, we designed a two-goal navigation task in which rats were free to choose between two uncued spatial goals to receive a reward. The magnitude of reward associated to each goal zone was modulated, therefore changing the goal value. We recorded CA1 and CA3 unit activity from rats performing this task. Behaviourally, rats were able to remember each goal location and flexibly adapt their choices to goal values. Electrophysiological data showed that a large majority of CA1-CA3 place and silent cells expressed goal-related activity. This activity was independent from goal value and rats’ behavioural choices. Importantly, a large proportion of cells expressed a goal-related activity at one goal zone only.Altogether, our findings suggest that the hippocampus processes and stores relevant information about the spatial characteristics of the goal. This goal representation could be used in cooperation with structures involved in decision-making to optimise goal-directed navigation.

<p>Transition metals such as manganese (Mn), iron (Fe) and zinc (Zn) are some of the essential metals for normal CNS development and function. Each must be present at specific levels to avoid deficiencies or toxic excess. The research in this thesis investigates the role of transition metals in diseases in which myelin is lost in the central nervous system (CNS). A loss of myelin is termed demyelination, and an example of a disease with prominent demyelination is multiple sclerosis. An incomplete formation of myelin sheaths is termed dysmyelination. This thesis focused on the measurements of manganese, iron and zinc concentrations in a rodent model of dysmyelination; the Long Evans Shaker (<em>les</em>) rat.<strong></strong></p> <p>The Long Evans Shaker (<em>les</em>) rat is a fragile, severely dysmyelinated rodent model with body tremors at a young age and severe ataxia in older rats. The mutation causing the severe dysmyelination in these rats is transmitted as an autosomal recessive trait. With a lifespan of 4 to 5 months, the <em>les</em> rat is markedly deficient in myelin in the CNS, where most axons are entirely naked and the remaining ones are surrounded by a loosely woven, thin myelin sheath.</p> <p>In this thesis we studied alterations in manganese, iron and zinc transition metal levels in 3 and 16-week-old <em>les</em> rats and their age-matched control counterparts. Using neutron activation analysis (NAA), manganese measurements were made in the brain, spinal cord and visceral organs using an existing protocol, while a new assay was developed for iron and zinc measurements that were made in the spinal cord tissues. The higher trend in manganese concentration observed within the 3 and 16 week old <em>les</em> rats in comparison to the controls, where there was a significant increase (ples cerebellum, supports evidence suggesting that manganese levels are associated with astrogliosis. Whereas for iron and zinc, which were measured in the spinal cord tissues, there was also an overall increase in the levels of these metals in the <em>les</em> mutant strain when compared to the controls; however, only significant increases in zinc concentration within the 16 week old <em>les </em>spinal cords were observed.</p> <p>The characterization of the <em>les</em> rodent model mutation and its biochemical abnormality will advance our understanding of not only the process of myelination, but also diseases related to aberrant myelination or the maintenance of myelin sheaths.</p> / Master of Science (MSc)

The purpose of this study was to assess the effect of early region 1 functions of Ad5 on the ability of viruses containing a selectable marker in early region 3 (E3) to transform mammalian cells. To do this I have constructed and characterized five recombinant viruses containing the thymidine kinase (tk) gene from Herpes Simplex Virus type 1 (HSV1) inserted in E3. The biochemical transformation assay performed using these recombinant viruses allowed the separation of the selection process (incorporation and expression of tk) from the requirement for expression of E1 functions. The method of isolating the desired recombinant viruses was in vivo recombination following mixed infection of 293 cells. The parental viruses used were: hr 1 which expresses a truncated version of the E1a 243R product lacking amino acids 166 to 2437 pm975 which fails to express the E1a 289R product d1312 from which the majority of the E1a coding region has been deleted: hr6 which fails to express a wild type E1b 496R protein; and wild type Ad 5. Each coinfection was done with d1E1,3tk, a previously constructed recombinant virus (Haj-Ahmad and Graham, 1986). Using the resulting recombinant viruses, semipermissive tk- Rat 2 cells were infected and selected for conversion to the tk+ phenotype, as well as being assayed for viability post infection. Comparisons were made of tk transformation frequencies with and without correction for differential cell viability measured after infection with different viruses. Correction for differential cell viability greatly reduced the differences in transformation frequencies observed directly. However hr1tk remained able to induce tk+ transformation at a significantly greater frequency than hr6tk, pm975tk, or Ad5tk. The mutants d131,2tk and d1E1,3tk gave statistically indistinguishable results corresponding to an intermediate level of transformation, while hr6tk, pm975tk, and Ad5tk were grouped together as being least efficient at transformation. The infected Rat2 cell viability assays provide evidence of a correlation involving expression of the early region la (Ela) 289 residue product, efficient viral DNA replication, and cell death. Recombination frequencies obtained during the isolation of the recombinant viruses varied greatly depending on the combination of infecting parental viruses. The following factors appeared to affect recombination frequency: 1. the input ratio of the coinfecting viruses; 2. interference in the replication of d1E1,3tk relative to the other virus present; and 3. the presence of small numbers of mismatched base pairs (seven) near the left terminus of some of the viruses used in coinfection with d1E1,3tk. / Thesis / Master of Science (MS)