Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’utilisation du cannabis peut précipiter la schizophrénie, en particulier chez les individus qui présentent une vulnérabilité génétique aux désordres mentaux. Des recherches humaines et animales indiquent que la neuréguline 1 (Nrg1) est un gène de susceptibilité à la schizophrénie. L’objectif de cette thèse est d’examiner si une modification du gène Nrg1 chez des souris mutante module les effets neuronaux et comportementaux des cannabinoïdes après traitement aiguë et chronique. De plus cette thèse examine les effets d'un pré-traitement au delta9-tétrahydrocannabinol, le principal composant psychotropique du cannabis, sur un modèle de flexibilité cognitive chez la souris. / Cannabis use may precipitate schizophrenia, especially in individuals who have a genetic vulnerability to the disorder. Human and animal researches indicate that neuregulin 1 (Nrg1) is a susceptibility gene for schizophrenia. This thesis aim at investigating if partial deletion of Nrg1 in mutant mice modulate the neuronal and behavioural effects cannabinoids after acute or chronic treatment. In addition, this thesis examine the effects of a pre-treatment with delta9-tetrahydrocannabinol, the main psychoactive constituent of cannabis, in a model of cognitive flexibility in the mice.

L’autisme est un trouble envahissant du développement défini uniquement sur des critères comportementaux et l’âge d’apparition. Le X fragile est une pathologie d’origine monogénique dont 15-25% des patients présente le diagnostique complet de l’autisme et dont de nombreux symptômes chevauchent avec l’autisme. Une souris Fmr1 KO a été créée et validée comme modèle pour le X fragile. A l’instar de la variabilité des phénotypes du X fragile chez l’humain, les données préliminaires montrent que la mutation nulle Fmr1 chez la souris interagit avec l'arrière fond génétique. Les travaux présentés visaient à déterminer les caractéristiques autistiques exprimées par les souris Fmr1 KO, ainsi que l’interaction de la mutation nulle avec le fond génétique (souches C57BL/6J, FVB.129P2tm1Cgr /J et leurs hybrides). Les résultats de ces travaux montrent notamment que les souris Fmr1 KO présentent un évitement initial d’approche sociale, des altérations principalement qualitatives des vocalisations, de l’hyperactivité et une augmentation de l’activité diurne. La mutation interagit avec le fond génétique et les résultats actuels indiquent que les KO de fond FVB.129P2tm1Cgr /J ont le phénotype le plus marqué. / Autism is a pervasive developmental disorder defined by behavioural criteria and age of onset. Fragile X is a disorder due to the silencing of the Fmr1 gene. About 15-25% of Fragile X patients are diagnosed as autistic and many symptoms overlap between the two disorders. A mouse Fmr1 KO was created and validated as a model for Fragile X Syndrome. Preliminary data also show that the null mutation interacts with the genetic background. The work presented in this thesis aimed to determine the autistic features expressed in Fmr1 KO mice, as well as the influence of the genetic background (C57BL/6J and FVB.129P2tm1Cgr/J strains, and their reciprocal hybrids) on the expression of the Fmr1 mutation. Our results show an initial inhibition of social approach in Fmr1 KO mice and a qualitative alteration of ultrasonic vocalizations in isolated pups, as well as an increase in activity, especially during the diurnal period. The Fmr1 mutation interacts with the genetic background and the results indicate that KO on the FVB.129P2tm1Cgr/J background show the most marked phenotype.

Comprendre quels mécanismes contrôlent la variabilité phénotypique et comment ces mécanismes influencent et contraignent la divergence interspécifique est un objectif important en biologie de l'Evolution. Dans cette thèse, nous avons essayé d'étudier comment l'histoire phylogénétique, la génétique, l'environnement, et le développement influencent l'évolution d'une structure morphologique complexe, en utilisant la mandibule de la souris domestique comme modèle.Afin d'étudier les processus qui contrôlent la variation phénotypique, des analyses de génétique quantitative ont été réalisées sur un pedigree obtenu à partir des individus sauvages d'une population de la souris domestique. Les descendants ont été divisés en deux, l'un suit un régime alimentaire dur et l'autre un régime alimentaire mou, pour que l'effet de la plasticité phénotypique puisse être considérée. On montre que le développement et les contraintes épigénétiques pourraient changer l'architecture génétique des traits morphologiques dans une population. En outre, les résultats suggèrent que la plasticité phénotypique pourrait être adaptative dans certaines conditions environnementales, mais pas dans d'autres.Ensuite, on a utilisé la mandibule de la souris domestique pour étudier les patrons de l'évolution morphologique des populations de cette espèce dans un contexte phylogéographique. Les résultats suggèrent que la divergence morphologique chez la souris domestique a suivi la différenciation génétique. On a aussi trouvé que la variation morphologique a augmenté au cours de l'expansion des sous-espèces sans qu'une convergence significative n'accompagne l'évolution vers le commensalisme avec l'homme. Finalement on a déterminé si l'hypothèse d'évolution de la mandibule sous l'effet de la dérive génétique peut expliquer la diversification morphologique au cours de la divergence et d'expansion de la souris domestique. Les résultats rejettent cette hypothèse et plaident en faveur d'autres forces évolutives telles que la sélection.Nos résultats, dans leur ensemble, montre une origine multifactorielle de la variation et permettent de mieux comprendre la diversification morphologique des populations et des sous-espèces de la souris domestique. / A major goal of evolutionary biology is to understand which mechanisms monitor phenotypic variation and how this variation can generate species diversity. In this thesis we tried to investigate how phylogenetic, genetic, environmental, and development influence the evolution of a complex morphological structure using house mouse mandible as a model.In order to study the processes monitoring phenotypic variation, quantitative genetic analyses were performed on a pedigree of wild captured specimens of house mouse. The progenies were divided into two groups followed two different diets (soft and hard), so that the effect of phenotypic plasticity can be regarded. We show that developmental and epigenetic factors could influence the genetic architecture of morphological traits in a population. Moreover, the results suggest that phenotypic plasticity might be adaptive in some environmental conditions but not in the others.We then used the house mouse mandible in order to study the patterns of morphologic evolution of the populations of this species in a phylogeographic context. Our results show that morphological divergence in the house mouse was followed the genetic differentiation. We also found that morphological variation was increased during the expansion of house mouse subspecies without a significant convergence due to commensalism with human. Finally, we investigated whether the hypothesis of genetic drift could explain the morphological diversification during the divergence and expansion of the house mouse. The results reject this hypothesis and argue for the interfering of other evolutionary forces like selection.Our results, all in all, show a multifactorial origin for phenotypic variation and permit us to better understand the morphological divergence of the population of the subspecies of house mouse.

Le système nerveux somatosensoriel permet l'interaction entre l'organisme et son environnement. Ce système collecte, via des récepteurs périphériques, les stimuli extérieurs et les transmet au système nerveux central par les neurones sensoriels primaires, dont les corps cellulaires sont situés dans les ganglions rachidiens dorsaux. Ces neurones primaires sont spécifiques des différentes sensations et ont, pour y répondre, des récepteurs, des modalités sensorielles, des caractéristiques moléculaires différentes. Ils sont généralement séparés en 3 grandes familles: les propriocepteurs, les mécanocepteurs et les nocicepteurs, chacune de ces familles se séparant à son tour en une multitude de sous familles. Ces neurones dérivent de la crête neurale, une structure spécifique des vertébrés. Au cours de leur migration vers les ganglions rachidiens dorsaux, les cellules vont être soumises à un grand nombre de facteurs et de voies de signalisation, qui vont entrainer leur survie, leur mort ou leur différenciation. Le facteur de transcription Meis2 a été isolé par l'équipe comme un candidat pouvant intervenir dans cette différentiation des cellules en neurones différenciés. Chez les souris, son expression est spécifique de sous populations mécanoceptives et proprioceptives, et s'étend des stades précoces de développement jusqu'à l'âge adulte. La lignée conditionnelle de souris Knock Out pour Meis2, croisée avec la lignée Wnt1cre, permet l'abolition de Meis2 dans toutes les cellules de la crête neurale et ses dérivés. Le mutant issu de ce croisement meurt à la naissance, avec de nombreux problèmes phénotypiques. Cette lignée cKOMeis2 a alors été croisée avec la lignée Islet1cre, ce qui permet d'invalider le gène Meis2 dans les neurones post-mitotiques des ganglions rachidiens dorsaux. Cette souris m'a servi de modèle afin de déterminer les conséquences éventuelles de la perte de Meis2 dans les neurones sensoriels du ganglion rachidien dorsal par analyse comportementale. / The somatosensory nervous system allows the interaction between the organism and the environment. This system receives from peripheral receptors some exterior stimuli which are transmitted to the central nervous system by sensory primary neurons. Their cell bodies are located in the dorsal root ganglions (DRG). These primary neurons are specific to various sensations and are characterized by specific receptors, sensory modalities and molecular characteristics involved in their response. They are usually defined as belonging to one of three main families: proprioceptors, mecanoceptors and nociceptors, and each family is composed of a large number of subgroups. These neurons are derived from the neural crest cells to form the DRG. The cells are exposed to a number of key pathways and factors, which permit their survival, death or differentiation. The transcription factor Meis2 was isolated by our team as a good candidate to act in the differentiation or specification of these cells into sensory neurons. The expression pattern of Meis2 is shown to be specific to the mecanoceptor and proprioceptor subgroups and starts, in mice, from the early stages of development up to the adult age. To investigate the role of Meis2 the conditional strain mice Meis2 Knock Out (cKOMeis2) were crossed with the strain Wnt1cre which invalidates the gene Meis2 in all the neural crest and derived cells. The new born mice die at birth with most showing phenotypic dysfunctions. Finally, this cKOMeis2 strain was crossed with Islet1cre which specifically disrupts the Meis2 gene in post-mitotic DRG neurons. This thesis characterises the Islet1cre/+cKOMeis2LoxP/LoxP strain in order to determine the behavioural consequences of the loss of the Meis2 protein in DRG sensory neurons.

La protéine RFX3 appartient à une famille de facteurs de transcription RFX (Regulatory Factor X) très conservée au cours de l'évolution. Avec plusieurs autres membres de cette famille, RFX3 est impliquée dans la régulation de l'expression de gènes nécessaires pour l'assemblage et la fonction des cils. L’objectif de mon travail de thèse a été de comprendre le rôle du facteur de transcription RFX3 au cours du développement du poumon de la souris. RFX3 est exprimée dès le début du développement pulmonaire dans les cellules du mésenchyme et de l'épithélium, de manière corrélée à la présence de cils primaires. En absence de RFX3, le nombre des cils primaires est réduit. A la naissance, l’expression de RFX3 se restreint aux cellules multiciliées de l'épithélium bronchique. Les poumons de souris Rfx3-/- ou conditionnellement inactivées pour Rfx3 dans le mésenchyme, présentent un défaut de formation des alvéoles, associé à un nombre réduit de précurseurs des myofibroblastes en cours de migration en périphérie des poumons. In vivo, le nombre de précurseurs des myofibroblastes chez les souris Rfx3-/- est diminué. En culture primaire, les myofibroblastes Rfx3-/- ont une capacité proliférative réduite, ainsi qu'une altération du comportement migratoire. La voie induite par le PDGFAA, facteur de croissance responsable de la migration des myofibroblastes in vivo, est intact chez les myofibroblastes Rfx3-/-. En conclusion, RFX3 régule la croissance des cils primaires et gouverne la différentiation des myofibroblastes pendant le développement du poumon. Ce travail de thèse suggère donc une nouvelle fonction des cils primaires durant le développement pulmonaire / RFX3 belongs to the regulatory factor X (RFX) family transcription factors that are conserved in a wide range of species. With several other members of this family, RFX3 is involved in regulating the expression of genes required for assembly and function of cilia. The aim of my thesis was to understand the role of the transcription factor RFX3 during mouse lung development. RFX3 is expressed early in lung development in mesenchymal and epithelial cells, correlated to the presence of primary cilia. In the absence of RFX3, the number of primary cilia is reduced. At birth, RFX3 expression is restricted to multiciliated cells of the bronchial epithelium. The lungs of Rfx3-/- mice, or conditionally inactivated for Rfx3 in the mesenchyme, exhibit an alveolarization defect, associated with a reduced number of myofibroblast precursors that migrate in the lung periphery. In vivo, the number of myofibroblast precursors in Rfx3-/- mice is reduced. In primary culture, Rfx3-/- myofibroblasts have a reduced proliferative capacity, and an altered migratory behavior. The pathway induced by PDGFAA, a growth factor responsible for the myofibroblast migration in vivo, is intact in Rfx3-/- myofibroblasts. In conclusion, RFX3 regulates the growth of primary cilia and governs the differentiation of myofibroblasts during lung development. This thesis suggests a novel function of primary cilia during lung development

Au cours de ce travail, nous avons utilisé des souris ayant une délétion totale (KO) ou partielle (hétérozygotes) du gène codant la protéine STOP. La souris KO STOP constitue un modèle reconnu pour l’étude de la physiopathologie de la schizophrénie (SCH). Ce travail a permis d’étendre les données disponibles en mettant en évidence chez la souris KO STOP des troubles comportementaux qui miment les symptômes apparentés à l’ensemble des dimensions de la SCH. La comparaison des déficits chez des souris KO STOP générées à partir de différentes souches a permis de montrer que la délétion du gène STOP induit un phénotype robuste. De plus, notre travail permet de suggérer que, de par leur construction et leur phénotype, la souris hétérozygote STOP évoque la vulnérabilité à la SCH et pourrait constituer un modèle animal pertinent pour étudier les facteurs qui, interagissant avec une vulnérabilité génétique, favoriserait la décompensation psychotique. Dans cette optique, nous avons étudié l’influence de différents types de stress chroniques appliqués à différents moments clés du développement sur le phénotype de nos modèles animaux. Aucun des stress utilisés (isolement, stress chronique multiple, privation maternelle) n’a modifié le phénotype des souris hétérozygotes STOP à l’âge adulte, ni dans le sens de l’émergence ni dans celui d’une aggravation de troubles apparentés à la symptomatologie de la SCH. Ces résultats posent la question du type de stress, de son intensité et de la fenêtre temporelle où il doit être appliqué qui, associé à une altération génique donnée, validerait le modèle physiopathologique actuel basé sur une interaction délétère entre vulnérabilité et stress / In this work, we used mice with total (STOP null) or partial deletion (heterozygous) for the gene encoding the STOP protein. STOP null mice represent a recognized model for studying the physiopathology of schizophrenia (SCH). This work allowed us to extend the available phenotype by showing that STOP null mice exhibit various behavioural impairments mimicking symptoms corresponding to all SCH dimensions. By comparing the alterations present in STOP null mice generated from various strains, we showed that the STOP deletion induces a robust phenotype linked to SCH. In addition, through their construct and phenotype validity, the present work allows us to suggest that the STOP heterozygous mice evoke SCH vulnerability and could be a relevant model for studying the parameters which could favour SCH when interacting with a genetic vulnerability. In this context, the effects of chronic stress applied at different key steps of the mouse development were studied on the phenotype of our animal models. Any stress paradigm used (short-term isolation, chronic multiple stress, maternal deprivation) has been not able to alter the phenotype of STOP heterozygous mice measured in adulthood, neither by inducing nor by worsening alterations linked to SCH. According to the current SCH physiopathology hypothesis based on a deleterious interaction between susceptibility to SCH and stress, our findings raise the question regarding the type of stress paradigm, including stress intensity and the time window where it is applied, that could induce frank psychosis when interacting with a specific genetic alteration

L’influence de la gravité sur le développement des capacités motrices a été étudiée chez la souris C57Bl/6J. Nous avons voulu savoir s’il existait des périodes critiques dans l’adaptation à la gravité. Nous avons utilisé pour cela l’hypergravité par centrifugation chronique, seul moyen de modifier la pesanteur durant l’embryogenèse des mammifères. Des groupes de souris ont été centrifugés (a) pendant le développement pré et périnatale (de la conception jusqu’à l’âge de 10 jours), (b) pendant le développement post-natal (du 10e jour au 30e) ou (c) sur l’ensemble de ces deux périodes. Nous avons étudié, à l’âge de 2 et 6 mois, (i) les mouvements compensateurs des yeux dans la stabilisation du regard par vidéo-oculographie et les réactions vestibulaires ; (ii) la dépense énergétiques par calorimétrie indirecte, et (iii) les paramètres cinématiques de la locomotion par vidéo-radiographie. Seules les souris centrifugées pendant l’ensemble du développement présentent, au moins transitoirement, des réactions otolithiques perturbées. Ce résultat nous conduit à rejeter l’hypothèse d’une période critique vestibulaire, mais l’observation de déficits dans certains tests de réactions vestibulaires des souris centrifugées à partir de P10 pourrait confirmer l’hypothèse d’une période critique dans l’établissement des connexions vestibulo-cérébelleuses et vestibulo-spinales. L’analyse du métabolisme a montré que seules les souris élevées prénatalement en hypergravité présentaient une dépense énergétique accrue à l’âge de 2 et 6 mois. L’analyse de la cinématique articulaire au cours de la locomotion a montré que l’ajustement du contrôle postural a lieu, en partie, avant que les animaux ne commencent à marcher. En revanche, l’ajustement des allures se fait après le 10e jours post-natal quand les animaux font l’expérience de la marche. L’ensemble de ces résultats démontrent l’existence d’une succession de périodes critiques dans l’ontogenèse des capacités motrices. / The influence of gravity on the development of motor skills was analysed on the mice C57Bl/6J. Our goal was to evaluate the hypothesis of critical periods in the adaptation to gravity. We used the chronic centrifugation that is the only available technique to modify the gravity during mammals embryogeny. Several groups of mice were centrifuged (a) during the early perinatal development (from conception to tenth postnatal day), (b) during the postnatal development (from day 10 to 30) or (c) during the whole periods. We analysed, at the age of 2 and 6 months, (i) the compensatory eye movements during the gaze stabilization by video-oculography, and the vestibular reactions; (ii) the energetic expanse by indirect calorimetry, and (iii) the kinematic parameters of locomotion by video-radiography. Only the mice centrifuged during their whole development showed at least transitory impairment of otolithic reactions. This result was inconsistent with a vestibular critical period, but the observation of impairments in some vestibular reactions of postnatally centrifuged mice could support the hypothesis of a critical period in the establishment of vestibulo-cerebellar or vestibulo-spinal connections. The metabolic analysis showed an increased energetic expense in mice exposed to hypergravity when 2 or 6 months old. The kinematic analysis of joints during locomotion showed that postural adjustment occurred, at least partly, before the mice started walking. On the other hand, the gait adjustment occured after tenth postnatal day, when the mice experiment walking. As a whole these results show the existence of several critical periods in the ontogenesis of motor capabilities.

Alors que le protéome de l'ovocyte isolé, aux stades VG et MII a déjà été étudié, celui du follicule en croissance n'a jamais été décrit.Dans cette étude, nous avons cherché à identifier, comparer et caractériser les profils protéiques de follicules ovariens de souris à trois stades de leur développement in vitro distincts morphologiquement : follicules secondaires en début de culture - stade initial (IS), follicules avec une rupture complète de la membrane de Slavjanski (RMS) et follicules avec une cavité similaire à l'antrum (FA).Après un préfractionnement par IEF et une analyse LC-MS/MS en deux configurations (1D et 2D), 1403 protéines ont pu être identifiées dans le follicule ovarien de souris. 43,4 % (609) des protéines identifiées étaient communes aux trois stades et d'autres ont été identifiées uniquement à un stade : 71 au stade IS, 182 au stade RMS et 193 au stade FA. De plus, on a identifié 365 protéines qui n'avaient pas été décrites antérieurement dans le protéome de l'ovocyte ce qui pourrais indiquer qu'elles sont exprimées dans les cellules somatiques du follicule. Des analyses qualitatives et quantitatives complémentaires ont démontré une surreprésentation pour 44 fonctions biologiques par rapport aux fonctions biologiques des gènes constituant le génome de Mus musculus et mis en évidence des différences d'expression et d'abondance des protéines liées au cycle cellulaire, à la fixation des ions de calcium et à la glycolyse selon le stade de développement. Ces résultats représentent un point de départ pour beaucoup d'autres études de caractérisation moléculaire du développement folliculaire. / Until now only the proteome of isolated oocyte from fully grown follicle were described with the aim of oocyte maturation characterization. However the ability of oocyte to mature is acquired during its development within the follicle. Thus in this study we proposed a protein identification and characterization of whole mice ovarian follicle at three morphological stages during in vitro development: early secondary stage, described as initial stage (IS), follicles with a complete Slavjanski membrane rupture (RMS) and follicles with an antrum like cavity formation (FA). Using an IEF pre fractionation before protein digestion and two configurations of LC-MS/MS analysis (1D and 2D), 1403 proteins were successfully identified in the murine ovarian follicle. From those, 43.4 % (609) were commonly identified in the three stages and some were identified only at one single stage: 71 at IS stage, 182 at RMS stage and 193 at FA stage. Compared to the proteomes of isolated oocyte previously described, 365 proteins were only identified in our samples indicating that those ones were probably expressed in the somatic cells of the follicle. Additional qualitative and quantitative analysis highlighted 44 biological processes over represented in our samples when compared to Mus musculus gene database and different expressions and protein abundance implicated in cell cycle, calcium ion binding and glycolysis, throughout in vitro follicle development. This report represents so far the most complete catalogue of follicle proteins and could be an important milestone in the proteomic study of the follicle metabolism throughout in vitro development.