Les épilepsies mésiales du lobe temporal (ELTM) sont parmi les formes les plus fréquentes d’épilepsies partielles pharmaco-résistantes de l’adulte et l’enfant. Dans ces épilepsies les études électrocliniques et expérimentales indiquent que la zone épileptogène, qui désigne un ensemble de neurones nécessaire et suffisant à l’organisation d’une décharge anormale, ne peut être réduite à la seule formation hippocampique (FH) et impliquerait une réorganisation mettant en jeu plusieurs structures au sein du système limbique. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à la connectivité structurale entre le noyau supramammillaire (SuM) et la FH chez le rat dans le but de déterminer l’identité neurochimique de la voie de projection supramammillaro-hippocampique qui n’avait pas été clairement identifiée et, vérifier l’hypothèse d’une éventuelle réorganisation de cette voie de projection dans le modèle d’ELTM induit par l’injection intrapéritonéale de pilocarpine chez le rat. Chez les rats naïfs, nous mettons en évidence deux voies de projection distinctes. La première a pour origine les neurones localisés dans la partie latérale du SUM (SuML) qui innervent le champ CA2-CA3a et principalement la couche supragranulaire du gyrus dentelé dorsal. Cette voie est essentiellement ipsi-latérale et a la caractéristique de présenter un profil neurochimique unique, à la fois GABAergique et glutamatergique. La seconde voie de projection a pour origine les neurones localisés dans la partie plus postérieure et médiane du SuM (SuMM) qui innervent la région CA2-CA3a et la région ventrale du gyrus dentelé exclusivement ; cette voie est purement glutamatergique. Chez les rats traités à la pilocarpine, nos résultats montrent une réorganisation structurale des afférences des noyaux SuML et SuMM qui innervent le gyrus dentelé. Cette réorganisation est caractérisée par une distribution aberrante et une augmentation du nombre de fibres et terminaisons axonales en provenance des noyaux SuML et SuMM dans la couche moléculaire interne du gyrus dentelé. Cette réorganisation commence à la fin de la période de latence, et évolue pendant l’épilepsie induite par la pilocarpine. Avec ce travail, nous montrons pour la première fois : 1) l’hétérogénéité à la fois anatomique et neurochimique des voies de projection supramammillaro-hippocampiques ; 2) dans le gyrus dentelé des animaux traités à la pilocarpine, une réorganisation structurale d’origine extra-hippocampique, en provenance des noyaux SuML et SuMM. Cette connectivité aberrante pourrait contribuer avec la réorganisation des circuits intrinsèques de l’hippocampe à l’émergence des premières crises spontanées et à l’installation de l’épilepsie. / Mesial temporal lobe epilepsies (MTLE) are among the most common forms of pharmacoresistant partial epilepsies in adults and children. In these epilepsies, spontaneous seizures likely originate from a multi-structural epileptogenic zone including several structures of the limbic system connected to the hippocampal formation (HF). In this thesis, we investigate the structural connectivity between the supramammillary nucleus (SuM) and the HF in rat, in order to determine the not yet known neurochemical identity of the supramammillaro-hippocampal pathway and, to test the hypothesis of a potential reorganization of this pathway in the rat pilocarpine model of MTLE. In naïve rats, our results highlight two distinct pathways. The first pathway originates in the lateral part of the SuM (SuML) and innervates the supragranular layer of the dorsal dentate gyrus mainly, and the CA2-CA3a pyramidal cell layer of the hippocampus. This pathway is mainly ipsilateral and displays a unique dual phenotype for GABAergic and glutamatergic neurotransmission. The second pathway originates in the most posterior and medial part of the SuM (SuMM) and innervates exclusively the inner molecular layer of the ventral dentate gyrus and the CA2-CA3a subfield and is glutamatergic only.In pilocarpine-treated animals, our findings demonstrate a structural reorganization of dentate gyrus afferents originating from the SuM nuclei. Such reorganization is characterized by an aberrant distribution and an increased number of fibers and axon terminals from neurons of the both lateral and medial regions of the SuM, invading the entire inner molecular layer of the dentate gyrus. It starts at the end of the latent period and evolves during the epilepsy induced by pilocarpine. Our findings demonstrate for the first time: 1) the anatomical and neurochemical heterogeneity of the supramammillaro-hippocampal pathways; 2) in pilocarpine-treated animals, a marked reorganization of dentate gyrus afferents originating from the SuM nuclei. This aberrant connectivity could contribute along with the reorganization of hippocampal intrinsic circuitry to the emergence of the first spontaneous seizures and epilepsy installation.

Les perturbations environnementales d’origine anthropique favorisent l’établissement de populations invasives. La gestion de ces populations est primordiale pour la santé publique (zoonose, famine), l’environnent (perte de biodiversité), et l’économie (dégâts). L’objectif de cette thèse pluridisciplinaire, menée en conditions naturelles, est d’améliorer les connaissances sur les populations invasives de rongeurs dans des paysages agricoles à grande échelle et d’appréhender les mécanismes d’adaptation qui favorisent une réponse positive aux pressions anthropiques. Les résultats montrent que (1) le rat endémique Rattus tiomanicus, dont la présence est associée à la typologie de l’habitat naturel, et le rat introduit Rattus tanezumi-R3, dont la présence est associée aux activités humaines, constituent les populations invasives des plantations de palmier à huile en Indonésie; (2) leur distribution géographique clinale est probablement contemporaine à l’anthropisation des milieux, et suppose une compétition inter-spécifique; (3) ces grandes populations sont spatialement continues avec un flux génique limité par la distance géographique (caractérisées par un patron d’isolement par la distance) et potentiellement influencé par les transports routiers; (4) R. tanezumi-R3 possède une forte résistance physiologique aux raticides AVK, dont l’origine n’est pas associée à une mutation génétique de la molécule cible mais probablement liée aux enzymes du métabolisme. Ces travaux soulignent des stratégies d’adaptations comportementales et physiologiques des populations invasives de rongeurs en milieux agricoles et procurent des bases pour l’élaboration de stratégies de lutte adaptée / Anthropogenic activities modulate landscape and promote the establishment of invasive populations. Management of these populations represents a major issue for public health (zoonotic disease, famine), environment (biodiversity loss) and economy (damages). This multidisciplinary thesis has been conducted in natural conditions on populations of rodents infesting agricultural landscapes at large scale. This work aims to understand biological mechanisms that promote adaptations to anthropogenic pressures. The results suggest that (1) two species may infest oil palm plantations in Indonesia: an endemic rat Rattus tiomanicus - which presence is associated with natural habitat typology - and an introduced rats Rattus tanezumi-R3 - which occur in association with the Human Footprint- ; (2) clinal geographic distribution of these species is probably due to both phylogeography and contemporary human activities, and suggest interspecific competition; (3) genetic isolation by distance patterns among these populations, and restricted gene flow potentially influenced by road transport; (4) R. tanezumi-R3 developed a strong physiological resistance to coumatetralyl under AVK exposure. This resistance is not associated with a genetic mutation of the target molecule, and may relate to metabolic enzymes. This work highlights behavioral and physiological adaptations of invasive populations of rodents in agricultural landscape, and thus provides scientific basis for integrated pest management

La perfusion est un facteur important dans la viabilité et la fonction du myocarde. Des atteintes microvasculaires diffuses, précédant l'infarctus ou l'insuffisance cardiaque sont impliqués dans bon nombre de pathologies cardiaques. Ce travail vise à améliorer les techniques existantes de mesure quantitatives et non-invasive de la perfusion myocardique par marquage de spins artériels (ASL). La première partie de mon travail de thèse a consisté en la mise place chez la souris d'une technique alternative pour mesurer la perfusion myocardique. Celle-ci est basée sur un marquage pulsé et régulièrement répété afin de construire un état d'équilibre de l'aimantation sous l'influence de la perfusion (approche steady-pulsed ASL). Le modèle théorique associé à cette technique spASL a été développé en parallèle afin de quantifier le flux sanguin tissulaire. Il a été montré que spASL permettait d'obtenir un résultat similaire aux techniques existantes avec en plus, les avantages d'améliorer la sensibilité au signal de perfusion ainsi que de réduire le temps d'acquisition. Dans un second temps, un transfert vers l'imagerie clinique pour une application chez l'homme a été entrepris. Le marquage de type spASL a été conservé et le module de lecture a été adapté aux spécificités de l'imagerie cardiaque chez l'homme pour une acquisition en respiration libre. Un post-traitement dédié qui comprend une correction de mouvement rétrospective a ensuite vu le jour afin d'améliorer la robustesse de nos mesures. Parallèlement aux développements conduits chez l'homme, nous avons exploité l'approche spASL chez l'animal en proposant diverses améliorations en fonction des études menées. / Myocardial blood flow is an important factor of tissue viability and function. Diffuse changes in microcirculation preceding heart failure are involved in various cardiac pathologies. This work aim at improving existing techniques allowing quantitative and non-invasive myocardial perfusion assessment using arterial spin labeling. The first step of my work was to design an alternative approach to quantify myocardial blood flow in mice. The so called steady-pulsed ASL (spASL) is based on a regularly repeated pulsed labeling in order to build up a stationary regime of the magnetization under the influence of perfusion. The associated theoretical model has been developed in parallel to quantify tissue blood flow. We have shown that spASL allows to obtain similar results than the previously employed techniques, with the additional advantages of an increased sensitivity to the perfusion signal and a reduced acquisition time. A transfer towards clinical imaging for human applications was then undertaken. The spASL labeling scheme has been preserved while adapting the readout module to the specificities of cardiac MRI when applied to free-breathing human acquisitions. A dedicated post-processing, which includes a retrospective motion correction, has emerged subsequently to improve the robustness of our measurements. In parallel to the developments made for human studies, some optimization of the spASL technique when applied to rodent have been carried out depending on the conducted studies.

Les complications cardiovasculaires au décours du syndrome métabolique ou le diabète, sont une conséquence directe de l'installation d'un stress oxydant, dont la progression est associée à une augmentation de la production de radicaux libres et des composés de dégradation des molécules biologiques, parallèlement à une diminution des défenses antioxydantes. Ces pathologies, enjeux important de santé publique, suscitent la recherche de méthodes de prévention ou de traitement. Dans ce contexte notre 1er objectif a été de développer deux modèles chez le rat, mimant les conditions du syndrome métabolique et du diabète, le premier par administration d'un régime ou d'une boisson riches en fructose, le deuxième étant induit par voie chimique. Notre 2ème objectif a été de préparer des extraits riches en phycocyanines d'un antioxydant naturel, la spiruline, et de les évaluer dans ces deux modèles expérimentaux. Les résultats ont montré l'effet bénéfique de la spiruline sur la diminution de la glycémie, l'amélioration de l'insulinémie et du profil lipidique, ainsi que sur le renforcement des défenses antioxydantes et l'amélioration de la récupération fonctionnelle du myocarde après ischémie/reperfusion. Notre 3ème objectif a été de d'évaluer la capacité antioxydante et cardioprotectrice de nouveaux dérivés polyphénoliques. Une trentaine de nouveaux flavonols ont été isolés au Laboratoire, les meilleurs résultats ont été obtenus avec ceux portant un groupement ionisable en C6, et des groupements méthoxy en C3' et C5', apportant une meilleure solubilité et une plus faible cytotoxicité. / Cardiovascular disorders related to metabolic syndrome or diabetes are a direct consequence of the installation of oxidative stress, which progress is associated with free radicals overproduction and increase of biomolecules degradation, in parallel with lowered antioxidant defenses. These pathologies represent a considerable public health problem, and research to improve prevention and treatment is strongly encouraged. In this context, our 1st objective was to develop two models in vivo, mimicking on rats metabolic syndrome and diabetes conditions, one by administration of a fructose-enriched diet or drink, the second being chemically induced. Our 2nd objective was to prepare phycocyanine-rich extracts of spirulina, a natural antioxidant, and to evaluate their properties on the two experimental animal models. Results showed the beneficial effect of spirulina on glycemia decrease, insulinemia improvement and lipid profile, accompanied by and increase of the antioxidant defenses and an improvement of myocardial functional recovery after ischaemia/reperfusion. Our 3rd objective was of to evaluate the antioxidant and cardioprotective capacities of new polyphenol derivatives. Around thirty new flavonols have been isolated in our Laboratory; best results were obtained with molecules bearing an ionizable group in C6 position, and methoxy groups in C3' and C5', leading to better solubility and lower cytotoxicity. Finally, the 4th objective was to quantify the therapeutic and cardioprotective potential of hybrid compounds, associating an antioxidant pattern with an antidiabetic molecule.

La myéline est une gaine formée par l’enroulement de la membrane plasmique de la cellule de Schwann autour de l’axone dans le nerf périphérique. Lorsque cette gaine est détruite, on parle de démyélinisation, cela provoque de nombreuses maladies, dont les maladies de Charcot Marie Tooth (CMT) de type 1. Les maladies CMT sont héréditaires et atteignent le système nerveux périphérique. Les symptômes communs incluent : une faiblesse musculaire, une démarche maladroite, des troubles de l’équilibre et des pieds très cambrés ou très plats. Le type le plus fréquent est la forme autosomique dominante CMT1A.Une duplication du bras court du chromosome 17 contenant le gène PMP22 (Peripheral Myelin Protein 22) induit la CMT1A. La PMP22, une petite protéine exprimée par les cellules de Schwann, est donc en excès et entraine une démyélinisation. Il existe un modèle de rats transgéniques PMP22 (ou rats CMT1A) mimant cette pathologie humaine. Les rats CMT1A surexpriment la pmp22 de souris de façon hétérozygote. Jusqu’à présent, aucun remède n’existe pour les maladies CMT. Un des traitements envisageables est la thérapie génique. Le but de mon projet de thèse était d’étudier la validité et l'efficacité de la thérapie génique chez les rats CMT1A. La stratégie consiste à réduire la surexpression de la protéine PMP22 chez le rat CMT1A à l’aide d’ARNsh anti-PMP22. Pour ne pas être détruits par l’organisme et maintenir une expression longue, ces ARN sh-PMP22 sont transférés chez le rat grâce à des vecteurs viraux dérivés de virus adéno-associés, ou AAV (pour adeno-associated virus). Nous avons donc injecté un des différents sérotypes d'AAV,l'AAV9 exprimant les ARN sh-PMP22 de souris ainsi que la GFP comme marqueur des cellules infectées dans les nerfs sciatiques de rats CMT1A à l’âge de 6 jours ou 7 jours.Nous avons d’abord confirmé que les virus thérapeutiques infectaient une très large proportion de cellules de Schwann dans le nerf sciatique de rat CMT1A et ensuite que l’infection de ces cellules par les virus exprimant les ARN sh-PMP22 induisait une diminution significative de l’expression de la protéine PMP22. L'analyse du phénotype moteur des rats CMT1A traités avec les AAV9 exprimant les ARN sh-PMP22 montre que les rats CMT1A traités ne développent pas la maladie observée dans les contrôles. Également, les rats CMT1A présentent une hypoalgésie, un phénotype qui n’apparait pas dans les CMT1A traités avec les vecteurs thérapeutiques. Le traitement par thérapie génique empêche la réduction de la vitesse de conduction nerveuse observé dans les rats malades. Concernant la biodistribution des virus, 2,5 mois après le traitement, en dehors des nerfs sciatiques ou les virus ont été injectés, le virus était présent dans les muscles qui entourent le nerf et aussi dans quelques ganglion dorsaux. Pour la réponse immunitaire,les rats injectés, à seulement 2 exceptions près, n’ont pas développé de facteurs neutralisants anti-AAV9. Cette thérapie génique pourrait être utilisée dans les essais cliniques.Avant de passer aux études cliniques pour le traitement de la maladie CMT1A à l’aide d’AAV9 exprimant des ARN sh-PMP22 humain, la dose d’expression de ce ARN sh-PMP22 doit être très soigneusement déterminée car si la PMP22 est trop réduite, une autre maladie peut se développer, la neuropathie héréditaire avec hypersensibilité à la pression. Il est aussi important d’avoir un outil bien adapté qui permet d’évaluer l’efficacité du traitement. Aucun existant n’est assez fiable pour mesurer la myéline du nerf périphérique. Pour remédier à ce manque, nous avons testé la technique d'imagerie Coherent Anti-stokes Raman Scattering (CARS) en caractérisant avec succès les défauts de la myéline. Par conséquent, le CARS est une technique prometteuse permettant d’évaluer l’avancement des maladies de la myéline et l’efficacité de nouvelles thérapies pour les neuropathies périphériques démyélinisantes. / Myelin, a tissue synthesized by Schwann cells, covers and protects nerves. If damaged, it causes many demyelinating diseases such as the inherited peripheral nervous system disorder Charcot Marie Tooth or CMT type 1. CMT neuropathies display a large variability from one patient to another. Nevertheless, the most common symptoms include muscle weakness, an awkward way of walking (gait), equilibrium problem and highly arched or very flat feet. The most common subtype of CMT is an autosomal dominant disorder known as CMT1A. CMT1A is caused by the duplication of the peripheral myelin protein 22 (PMP22) gene on the short arm of chromosome 17 (17p11.2) resulting in an excess of PMP22. This leads to demyelination. PMP22 is a small protein expressed by Schwann cells. There is still no cure for CMT diseases. One approach for a treatment is gene therapy. The aim of my thesis project was to deliver proof of principle for a gene therapy approach on a CMT1A rat model characterized by extra copies of mouse pmp22 gene (CMT1A rat). The treatment strategy consisted in reducing PMP22 overexpression in CMT1A rats with shRNA against PMP22. Viral vectors like adeno-associated virus (AAV having serotypes from1-10) are used to deliver shRNA in vivo so that they won’t be destroyed by the organism and for them to be long-lasting. Thus, we injected sciatic nerves of 6-7-day-old CMT1A rats with AAV9 expressing shRNA PMP22 with a GFP marker. We first confirmed that the virus highly transduced Schwann cells and that AAV9 shRNA PMP22 decreased PMP22 protein expression in CMT1A rats’ sciatic nerves. CMT1A rats treated with AAV9 shRNA PMP22 showed that they didn’t develop the motor phenotype seen in controls. Moreover, hypoalgesia observed in CMT1A rats was alleviated by treatment. In addition, gene therapy increased the reduced nerve conduction velocity found in CMT1A rats. Concerning safety, no viral off-targets were detected except in muscles close to the injection site (sciatic nerve) and in the dorsal root ganglions. Except for 2 rats, there was no immune response against AAV; no anti-AAV9 neutralizing factors. Consequently, this gene therapy could be used in clinical trials. Before moving to clinical studies, the minimal effective dosage should be very carefully defined because if PMP22 is completely deleted, another disease is caused: Hereditary Neuropathy with Pressure Palsies. It is also crucial to have a strong readout to evaluate the outcome of a treatment. However, no tool consistent enough exists for examining the peripheral nerve. Thus, we tested the label-free imaging technique Coherent Anti-stokes Raman Scattering (CARS) and successfully characterized myelination defects. Consequently, CARS could be used as a consistent outcome measure for developing new therapies for demyelinating peripheral neuropathies.

La manipulation du système immunitaire du receveur avant la transplantation pourrait permettre d’obtenir la tolérance de transplants allogéniques vascularisés en évitant la réaction de rejet à médiation lymphocytaire et humorale et l’utilisation permanente de traitement immunosuppresseur. Chez l’animal, l’injection au receveur, avant la transplantation, de cellules du donneur sous couvert d’anticorps bloquant le premier ou le second signal permet l’expansion périphérique d’une sous population de lymphocytes T CD4+CD25+FOXP3+, à activité suppressive (Treg).Dans ce travail de thèse, j’ai montré, dans un modèle murin utilisant des rats Fischer F344 comme donneur et des rats Lewis comme receveur, que l’injection au receveur avant la transplantation de cellules dendritiques spléniques OX62+ du donneur sous couvert d’anticorps monoclonal anti-CD4 W3/25 non dépletant permet d’obtenir la tolérance de transplants allogéniques cutanés et cardiaques à condition que ce protocole soit appliqué 28 jours avant la transplantation. La tolérance est due en partie à l’expansion de Treg inductibles spécifiques des alloantigènes. Elle n’est associée à aucune lésion d’artériopathie oblitérante observé au cours du rejet chronique de transplants vascularisés. Ces Treg ont aussi la capacité d’induire la tolérance de transplants allogéniques lorsqu’ils sont injectés au receveur la veille de la transplantation. Le blocage partiel de la production d’anticorps spécifiques du donneur chez les animaux tolérants suggère que les Treg interagissent avec les lymphocytes B en empêchant, soit la maturation des lymphocytes B en plasmocytes soit en favorisant l’expansion de lymphocytes B régulateurs. Ces résultats confirment que les Treg inductibles sont capables de prévenir les lésions vasculaires du rejet chronique. Ils soulignent également que les anticorps spécifiques du donneur apparaissant après la transplantation n’ont pas toujours un effet délétère. / The manipulation of recipient’s immune system before transplantation could lead to tolerance to allogenic vascularised transplants without lymphocyte and humoral-mediated rejection and the need for permanent immunosuppressive drugs. In rodents, the pre-transplantation injection into the recipient of donor cells under the cover of monoclonal antibodies blocking the primary or second signal allows the expansion of CD4+CD25+FOXP3+ T cells with suppressive activity (Treg) in the periphery.In this thesis, I demonstrated, in a rat model using Fischer F344 as donor and Lewis as recipients that the pre-transplantation injection into the recipient of donor-splenic OX62+ dendritic cells with anti-CD4 (W3/25) non-depleting monoclonal antibodies led to tolerance to skin and cardiac allogenic transplants provided that the protocol is done 28 days before transplantation. Tolerance is due in part to expansion of inducible Treg specific to allo-antigens. Sensitized Treg were also capable of inducing tolerance to allogenic transplants after adoptive transfer to the recipients, the day before transplantation. Tolerant grafts did not show any lesions of obliterant arteriopathy, usually associated with chronic rejection of vascularised transplants. Partial blockade of donor-specific antibody production (DSA) in tolerant animals suggests that Treg interact with B lymphocytes inhibiting the maturation of B cells in plasma cells, or favouring the expansion of regulatory B lymphocytes. These results confirm that inducible Treg are able to prevent vascular lesions of chronic rejection. They also underline the fact that DSA occurring after transplantation are not always deleterious to the graft.

L’inhalation de monoxyde d’azote (NO) est l’une des thérapies les plus utilisées en réanimation néonatale. Cependant, peu de données sont disponibles sur l’impact de l’inhalation de NO sur le développement cérébral et le devenir des enfants prématurés. Nous avons étudié l’impact du monoxyde d’azote inhalé (iNO) sur le cerveau en développement chez le rongeur. Des portées et leur mère sont placés sous 5 à 20 ppm de NO de la naissance (P0) jusqu’au 7ème jour de vie postnatal (P7). Les animaux exposés au NO présentent une augmentation transitoire de l’angiogenèse et de la myélinisation, sans incidence sur les fonctions cognitives à l’âge adulte. L’exposition au NO est associée à une prolifération d’oligodendrocytes immatures et à une maturation anticipée des formes myélinisantes. Les rôles du NO endogène et du couple VEGF/VEGFR2 dans ces effets ont été évalués via l’injection d’antagonistes : LNAME pour inhiber les NOS, SU-5416 comme antagoniste du VEGFR2. Dans les deux cas, l’inhalation de NO corrige les anomalies de myélinisation et d’angiogenèse induites par ces inhibiteurs. Nous avons soumis des ratons à une agression excitotoxique par injection intracérébrale d’agonistes du glutamate. A P10 les rats exposés au iNO avant l’injection présentent des lésions moins importantes ; ainsi qu’un diminution de densité des microglies activées et des astrocytes. Cet effet neuroprotecteur est associé à une régulation de sous-unités des récepteurs au glutamate dès P5. Cet effet transcriptionnel semble lié à la modulation de la signalisation pCREB/Akt. Les effets à distance du iNO sont liés à un transport réversible endovasculaire du NO. In fine, du NO est delivré à la cellule et les concentrations intracellaires de cGMP augmentent d’un facteur 5. Plusieurs facteurs de transcription sont régulés : PDGFR-α, Sema3F, les sous-unités des récepteurs au glutamate, Thrombospondine-1. Cette dernière est un antagoniste naturel de la signalisation NO-cGMP. L’injection de ABT-510, agoniste de TSP-1, abolit les effets du iNO, confirmant l’hypothèse que les effets à distance reposent sur la signalisation NO-Guanylate Cyclase soluble-cGMP. Au total, nous avons démontré que le iNO est transporté de manière réversible et delivré au cerveau en développement. Il y exerce un effet pro-angiogénique et pro-myélinisant, via une signalisation cGMP, régulée par la thrombospondine-1. Plus encore, l’exposition prophylactique au iNO diminue l’impact d’une agression excitotoxique. Ce qui augure de propriétés neuroprotectrices prometteuses en néonatalogie, et au delà. / Inhaled nitric oxide (iNO) is one of the most promising therapies used in neonates, but littlei known about its effect on the developing brain. We explored the effects of iNO on developing brain in rodent pups, and pathway involved in iNO remote effects. Rat pups and their mothers were placed in a chamber containing 5 to 20 ppm of NO for 7 days after birth. Extensive serum analysis, immunochemistry, RT-PCR analysis, were performed Neonatal exposure to iNO was associated with a transient increase in central nervous system myelination and angiogenesis in rats, without any behavioral consequences in adulthood. Exposure to iNO was associated with a proliferative effect on immature oligodendrocytes and a subsequent promaturational effect. The role of endogenous NO in myelination was investigated in animals treated with the nitric oxides synthase inhibitor N-nitro-L- arginine methyl ester (L-NAME) in the neonatal period ; this led to protracted myelination defects and subsequent behavioral deficits in adulthood. These effects were reversed by rescuing L-NAME-treated animals with iNO. We challenged animals with intracranial injection of glutamate agonists. At P10, rat pups exposed to iNO exhibited a significant decrease of lesion size in both the white matter and cortical plate compared to controls. Microglia activation and astrogliosis were found significantly decreased in NO-exposed animals. This neuroprotective effect was associated with a significantdecrease of several glutamate receptor subunits expression at P5. iNO was associated with an early(P1) downregulation of pCREB/pAkt expression and induced an increase in pAkt proteinconcentration in response to excitotoxic challenge (P7) Those effects were related to a release of NOto the cells, and a rise of cGMP intracellular concentration. Several transcription factor wereregulated, namely PDGFR-α, Sema3F, TSP-1, glutamate receptors subunits, Thrombospondin-1. Thelatter was responsible for NO pathway regulation, and injection of TSP-1 agonist (AbT-510) abolishediNO remote effects. iNO remote effects are not associated VEGF concentration increase nor VEGFRstimulation, as VEGF-R antagonist SU54-16 failed to abolish iNO effects on angiogenesis andmyelination. Moreover iNO reverses severe myelination and angiogenesis defects induced by this SU-5416. Thus, we demonstrate transport and considerable remote effect of iNO on angiogenesis andmyelination in rodents. Those effects are related to an enhancement of cGMP pathway, regulated byTSP-1, and transcriptional effects. Moreover we described and investigated the neuroprotectiveeffect of iNO in neonatal excitotoxic-induced brain damage. These data point to potential newavenues for neuroprotection in human perinatal brain damage.

Au cours des dernières décennies, un contexte alarmant de déclin des paramètres du sperme etd’accroissement constant des pathologies génitales masculines a été décrit dans de nombreuxpays industrialisés.Notre travail évalue dans un premier temps l’évolution des paramètres spermatiques chez11 330 hommes ayant consulté pour infertilité conjugale au Centre de ProcréationMédicalement Assistée du CHU de Marseille entre 1988 et 2007. Les données ont étérecueillies de manière rétrospective et analysées par régression linéaire multi-variée afin detenir compte de l’effet lié à l’âge. Nous montrons une diminution significative des principauxparamètres du sperme: concentration en spermatozoïdes (-1.4% par an), numération totale enspermatozoïdes (-1.5% par an), mobilité progressive rapide (-5.6% par an) et morphologienormale (-1.9% par an). Les possibles biais de selection ont été discutés. L’effet del’environnement sur notre fonction de reproduction est l’une des hypothèses principalesévoquées pour expliquer ce phénomène.Nous montrons ensuite comment un modèle de culture de tubes séminifères de rat en chambrebicamérale, couplé à des techniques d’étude de la méiose en immunocytochimie peut êtreutilisé comme nouvel outil de reprotoxicologie. Nous décrivons tout d’abord avec l’anticorpsanti-SCP3 la prophase de première division méiotique chez le rat in-vivo et nous validons lemodèle de culture par comparaison entre les résultats des cellules obtenues in vivo et ceux descellules obtenues ex-vivo. Nous montrons ensuite grâce à ce système l’impact du ChromeHexavalent et du Cadmium sur la méiose du rat. Ces 2 métaux lourds, largement présent dansnotre environnement, peuvent être responsables d’atteintes importantes des cellulesméiotiques, y compris à de faibles doses pouvant correspondre à celles retrouvées chez desindividus exposés dans leur vie quotidienne et/ou professionnelle. / In recent decades, an alarming decline of sperm parameters and a constant increase in malegenital diseases has been described in many industrialized countries.In a first time, our study evaluates the evolution of sperm parameters in 11 330 menconsulting for infertility of their couple in the Reproduction Biology Laboratory of anUniversity Hospital in Marseilles between 1988 and 2007. Data were collected retrospectivelyand analyzed by multivariate linear regression to take into account the effect related to age.We show a significant decrease of the main sperm parameters: sperm concentration (-1.4%per year), total sperm count (-1.5% per year), rapid progressive motility (-5.6% per year) andnormal morphology (-1.9 % per year). Possible selection bias were discussed. The effect ofenvironment on our reproductive function is one of the main hypothesis to explain thisphenomenon.Secondly, we show how a rat seminiferous tubule culture in a bicameral chamber system,coupled with study of meiosis by immunocytochemistry can be used as a new tool ofreprotoxicology. We first describe with an anti-SCP3 antibody the first prophase of ratmeiosis and we validate the model of culture by comparing the results obtained on cellsobtained after in vivo spermatogenesis and those of cells obtained ex-vivo. Then, we showusing this system, the impact of hexavalent chromium and cadmium on rat meiosis. These twoheavy metals, widely present in our environment, may cause substantial impairment ofmeiotic cells, including low doses which can fit with those found in individuals exposed intheir personnal life and / or occupational training.

La dépression et les troubles anxieux chroniques constituent une problématique majeure de santé publique et les stratégies pharmacologiques conventionnelles que sont les antidépresseurs apparaissent à la fois souvent d'une inefficacité limitée et potentiellement source d?iatrogénie. Pour mettre au point de nouveaux traitements la modélisation animale demeure une solution de choix pour évaluer les modifications comportementales induites par ces nouvelles molécules. La création de nouvelles modélisations plus performantes apparaît comme un champ d'investigation important afin d'optimiser le rôle de filtre de la recherche préclinique. L'objectif du travail que nous présentons et de proposer des traitements exploitant des nouvelles voies pharmacologiques comme celles interagissant avec les voies opioïdergiques ou présentant des propriétés anti-oxydantes. Les résultats présentés mettent ainsi en lumière à travers le test de la nage forcée chez le rat, les effets antidépresseurs d'un nouvel inhibiteur des enképhalinases, l'opiorphine, et d'un extrait polyphénolique de cacao. Nous présentons secondairement le développement de nouvelles modélisations animales chez le rat afin de mieux appréhender deux types de situations cliniques. Nous proposons d?une part une nouvelle modélisation éthologique de l'anxiété extrême dans laquelle plusieurs traitements de référence (fluoxétine en chronique et en aiguë, imipramine, diazépam et clonazépam) révèlent une efficacité comparable à celle observée en clinique dans le cadre du trouble panique. D'autre part, une modélisation associant une procédure de stress chronique modérée à une carence chronique en donneurs de méthyle (folates notamment) conduit à manifestations comportementales et des modifications neurobiochimiques originales dont le rapprochement avec certaines psychopathologies peut être discuté (dépression mélancolique et trouble panique). Les données que nous présentons sur l'évaluation de nouveaux traitements comme sur la mise au point de nouvelles modélisations posent des bases prometteuses pour la recherche sur les troubles anxio-dépressifs / Depression and chronic anxiety disorders are a major public health problem and conventional pharmacological strategies (antidepressants) appear often ineffective with a iatrogenic potential. In order to develop new treatments, animal models remain a solution of choice for evaluating the behavioral changes induced by these molecules. Creating new models more efficient seems to be a major field of investigation in order to optimize the role of filter of preclinical research. The objective of the work we present here is to propose some treatments exploiting new pharmacological tools like those with interaction with opioidergic pathways or with anti-oxidant properties. The results in the forced swimming test in rats show the antidepressant effects of a novel enkephalinase inhibitor, opiorphin, and of a cocoa polyphenolic extract. Secondarily, we present the development of new animal models in rats to better understand two types of clinical situations. We propose a new ethological model of extreme anxiety in which several reference treatments (chronic and acute fluoxetine, imipramine, diazepam and clonazepam) showed an efficacy comparable to that observed in panic disorder. On the other hand, a modeling procedure combining chronic mild stress to a chronic deficiency of methyl donors (folates in particular) leads to behavioral manifestations and neurobiochemical changes whose similarity with certain psychopathologies can be discussed (melancholic depression and panic disorder). The evaluation of new treatments and the development of new models set the foundations for promising research on anxiety-depressive disorders

La transmission des messages douloureux depuis les nocicepteurs périphériques jusqu’aux structures supraspinales est sous le contrôle de systèmes modulateurs, parmi lesquels figurent les voies bulbo-spinales sérotoninergiques. Cependant leur rôle n’est pas complètement élucidé puisque selon le type de récepteur sérotoninergique mis en jeu, elles pourraient soit réduire la sensation douloureuse soit au contraire l’exacerber. De plus, le contrôle exercé par la sérotonine (5 HT) pourrait dépendre du type de douleur, aiguë, inflammatoire ou neuropathique chronique. En réalité, ces ambiguïtés tiennent au fait que les études réalisées jusqu’à présent ont surtout impliqué des approches pharmacologiques souvent peu fiables. Ce constat m’a conduit à mettre en œuvre une nouvelle approche expérimentale pour tenter de cerner le véritable rôle modulateur des voies sérotoninergiques bulbo-spinales sur différents types de douleur dans des conditions physiologiques normales ou physiopathologiques chez le rat. A cette fin, j’ai réalisé ce travail de thèse en trois étapes. La première étape a consisté à préciser les caractéristiques anatomiques des voies sérotoninergiques bulbo-spinales visualisées par un marquage antérograde (PHA-L) couplé à l’immunomarquage du transporteur de la sérotonine (SERT). L’étude différentielle des deux sous-structures de la région bulbaire B3 : le noyau raphé magnus (RMg) et le noyau paragigantocellulaire latéral (LPGi) m’a permis de montrer que les neurones sérotoninergiques qu’elles contiennent se projettent respectivement dans les couches profondes (VI-VI) et superficielles (I-II) de la corne dorsale, à tous les étages de la moelle épinière. Afin de dépléter sélectivement la 5-HT dans la corne dorsale, j’ai, dans une deuxième étape, injecté bilatéralement dans la région B3 un lentivirus recombinant LV-shTPH2 pour y éteindre l’expression de la TPH2, l’enzyme limitante de la synthèse de 5-HT. Les contrôles immunohistochimiques ont montré l’inhibition bilatérale de l’expression de la TPH2 dans le RMg et le LPGi, et la diminution de l’immunomarquage de la 5-HT sélectivement dans la corne dorsale, l’expression inchangée du transporteur SERT confirmant le maintien de l’intégrité des fibres sérotoninergiques chez les rats LV-shTPH2. L’évaluation de la sensibilité des animaux ainsi déplétés en 5-HT à différents tests validés de nociception aiguë n’a pas révélé de modifications significatives par rapport aux témoins. Mais dans des conditions de forte stimulation nociceptive thermique (50°C) ou chimique (carragénine), l’augmentation de l’immunomarquage de c-Fos dans la corne dorsale chez les rats LV-shTPH2 montre que la déplétion de 5-HT facilite la sensibilisation synaptique. Des différences encore plus nettes entre les rats LV-shTPH2 et les témoins sont surtout apparues en cas de douleur inflammatoire (formaline) ou neuropathique (ligature du nerf sciatique). Les modifications induites par la déplétion de 5-HT n’étaient cependant pas univoques puisqu’une hypoalgésie a été observée dans le cas d’une douleur inflammatoire et, qu’au contraire, l’hyperalgésie associée à la douleur neuropathique était exacerbée chez les rats LV-shTPH2. Ces modulations opposées laissant à penser l’implication de projections et/ou de récepteurs sérotoninergiques distincts, nous avons réalisé, dans une troisième étape, une étude pharmacologique qui a permis de montrer que l’effet pro-hyperalgésique observé chez les rats neuropathiques déplétés en 5-HT était probablement lié à un déficit d’activation de récepteurs 5 HT7. Notre étude démontre la réalité du contrôle physiologique du relai spinal des voies nociceptives par la 5-HT, via l’implication de projections bulbo-spinales et de récepteurs sérotoninergiques dont l’identification pourrait déboucher sur de nouvelles perspectives thérapeutiques. / The transmission of pain signals from peripheral nociceptors to supraspinal structures is under the control of modulatory systems, which include bulbo-spinal serotoninergic pathways. However, their role is not yet fully understood, as they may as well reduce or exacerbate pain as a function of 5-HT receptor types involved. Furthermore, their modulatory role might also differ depending on whether pain is acute, or chronic, with inflammatory or neuropathic origin. In fact, this ambiguous knowledge results from data essentially obtained with rather unreliable pharmacological approaches. This led me to set up an innovative experimental approach for a better assessment of the real implication of bulbo-spinal serotoninergic projections in pain control mechanisms under validated physiological and pathophysiological conditions in the rat. To this goal, I performed my PhD thesis work in three steps. The first step consisted of a precise anatomical description of bulbo-spinal serotoninergic projections identified by anterograde labeling (with PHA-L) and immunolabeling of the 5-HT transporter (SERT). The differential labeling of the two sub-areas within the B3 bulbar region : the nucleus raphé magnus (RMg) and the nucleus paragigantocellularis lateralis (LPGi) allowed the demonstration that their respective 5-HT neuron groups project separately into the deep (V-VI) and superficial (I-II) laminae of the dorsal horn, at all levels of the spinal cord. For the second step, aimed at depleting 5-HT selectively within the dorsal horn, I injected bilaterally into the B3 area a recombinant lentivirus, LV-shTPH2, designed to suppress the expression of TPH2, the rate limiting enzyme for 5-HT synthesis. Immunohistochemical controls showed that the resulting bilateral inhibition of TPH2 expression in both the RMg and the LPGi was associated with 5-HT depletion but no change in SERT (as expected of unaltered 5-HT fibers) in the dorsal horn. Using various behavioral tests, I could not detect any change in acute pain sensitivity in 5-HT-depleted rats. In contrast, the increased c-Fos immunohistochemical labeling within the dorsal horn after strong thermal (50°C) or chemical (carrageenan) noxious stimulation showed that 5-HT depletion promotes synaptic sensitization. Even more striking differences between LV-shTPH2 injected rats and paired controls were observed in case of inflammatory (formalin) or neuropathic (sciatic nerve ligation) pain. However, 5-HT depletion-induced changes differed under both conditions since hypoalgesia was noted in case of inflammatory pain, whereas neuropathic pain-evoked hyperalgesia was enhanced in 5-HT depleted, LV-shTPH2-injected rats. Because such opposite modulations might have been underlain by distinct serotoninergic pathways (i.e. from the RMg versus the LPGi for instance) and/or distinct 5-HT receptors, we decided, within the time remaining for achieving my PhD work, to perform a third step, focused on the 5-HT7 receptor type. Using pharmacological approaches, we could obtain data showing that exacerbated hyperalgesia in 5-HT-depleted neuropathic rats resulted from loss of tonic 5-HT7 receptor activation by endogenous 5-HT. Altogether, our data clearly demonstrate that bulbospinal serotoninergic projections are involved in the physiological control of pain signaling at spinal cord level. Further identification of underlying neuronal pathways and receptors might open novel therapeutic perspectives.