Contexte : Notre capacité à développer les stratégies cognitives nécessaire pour faire face au stress de la vie quotidienne est régulée par différents réseaux neuronaux spécifiques à chacune des régions du cerveau. Des évidences expérimentales suggèrent qu'un stress prolongé chez la souris induit des comportements dépressifs via des modifications morphologiques et moléculaires des voies dopaminergiques mésolimbiques et mésocorticales. Cependant, la traduction derrière ces changements est encore mal comprise et on ignore si elle affecte de la même manière les mâles et les femelles. Méthodes : Nous avons utilisé le stress de la défaite sociale chronique (CSDS) pour induire des comportements similaires à la dépression chez des souris mâles et femelles. La densité des projections mésolimbiques et corticales a été évaluée par immunohistochimie combinée à une analyse de type Scholl. L’activité de la signalisation dopaminergique a été évaluée à l’aide du marqueur pERK dans l’aire ventrale tegmentale (VTA), le nucleus accumbens (NAc) et le cortex préfrontal médian (mPFC). De plus, des souris transgéniques DAT-IresCRE-RiboTag ont été utilisées afin d’isoler l’ARNm des neurones dopaminergiques, puis une analyse de l'expression différentielle des gènes a été faite par le biais du séquençage des ARNm. Résultats : Le stress social réduit la densité des projections axonales dopaminergiques dans le mPFC, mais pas dans le NAc chez les deux sexes. Les souris susceptibles au stress présentent une diminution de l'expression de pERK dans la VTA et le mPFC, mais une augmentation de la protéine dans le NAc. Nos analyses d’expression différentielle ont révélé des signatures transcriptionnelles spécifiques aux axones et aux somas dopaminergiques associés à la susceptibilité au stress chez les mâles et les femelles. Finalement, nous avons identifié des gènes régulateurs spécifiques aux somas et aux axones, qui sous-tendent l'expression de la susceptibilité au stress chez les mâles et les femelles. Conclusion : Nos résultats indiquent que le stress de la défaite sociale a un impact différent sur les voies mésolimbiques et mésocorticales en modifiant différemment les programmes transcriptionnels qui régulent la plasticité somatique et axonale chez les deux sexes. / Background: Our ability to develop the cognitive strategies required to deal with daily-life stress is regulated by region-specific neuronal networks. Experimental evidences suggest that prolonged stress in mice induces depressive-like behaviors via morpho-functional and molecular changes of the mesolimbic and mesocortical dopaminergic pathways. Yet, the transcriptional programs underlying these changes are still poorly understood and whether they affect males and females similarly is unknown. Methods: We used chronic social defeat stress (CSDS) to induce depressive-like behaviors in male and female mice. Density of the mesolimbic and cortical projections was assessed via IHC combined with Scholl analysis along with the staining of the activity-dependent marker pERK in the ventral tegmental area (VTA), nucleus accumbens (NAc) and medial prefrontal cortex (mPFC). DAT-IRES-CRE-RiboTag transgenic mice were used to isolate from mRNA dopaminergic axons and somas and analyze gene expression through RNAseq. Transcriptional profiles were analyzed through differential expression combined with gene network analyses. Results: Social stress decreased the density of dopaminergic axonal projections to the mPFC but not the NAc of susceptible mice. This was accompanied by decreased pERK expression in the VTA of susceptible but not resilient mice. Our differential expression and gene network analyses revealed soma- and axon-specific transcriptional signatures associated with stress susceptibility and resilience in males and females. We identified soma and axon specific key regulators of sex-specific gene networks underlying the expression of susceptibility and resilience in males and females. Conclusion: Our results indicate that social defeat stress impacts the mesolimbic and mesocortical pathways differently in males and females by altering the transcriptional programs regulating somatic and axonal plasticity differently. These sex-specific changes are likely to underlie the morpho-functional changes induced by CSDS and contribute to the expression of susceptibility or resilience to social stress in both sexes.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 octobre 2023) / Le mémoire s'inscrit dans un contexte de segmentation vasculaire en trois dimensions. Il s'intéresse à l'analyse d'angiogrammes cérébraux de souris acquis par microscopie deux photons in vivo. Le projet vise à départager automatiquement l'appartenance d'un voxel à l'architecture vasculaire cérébrale ou aux autres tissus. La littérature spécifique à la segmentation vasculaire d'angiogrammes acquis par microscopie deux-photons est émergente. Les modèles existants tentent de s'adapter aux limites physiques et biologiques de cette modalité afin d'extraire l'information vasculaire. La performance d'un modèle d'apprentissage profond récent est quantifiée. Les résultats motivent l'exploration des paramètres susceptibles de limiter la qualité et la robustesse de la segmentation. Un nouvel algorithme de segmentation est développé en intégrant la géométrie des vaisseaux sanguins au sein du processus de classification. La pertinence des métriques de segmentation est discutée dans un contexte de débalancement entre la classe vasculaire et les tissus. Le mémoire vise à fournir et comparer des outils numériques permettant de guider la segmentation automatique d'angiogrammes cérébraux acquis par microscopie deux-photons.

Le trouble dépressif majeur (TDM) est une maladie chronique, récurrente et potentiellement mortelle qui touche jusqu'à 20 % de la population dans le monde. Malgré sa prévalence et son impact considérable sur l'homme, les mécanismes neurobiologiques sous-jacents aux symptômes motivationnels et cognitifs de la dépression restent mal compris. Par conséquent, de nouvelles connaissances sur les circuits neurologiques du comportement lié à la dépression sont nécessaires. L'habenula latérale (LHb) a attiré l'attention dans la recherche sur la dépression au cours des de vingt dernières années. La LHb est une structure phylogénétiquement bien préservée dorsal au thalamus, capable de transmettre des informations de récompense et aversives en raison de sa connectivité du cerveau antérieur aux régions aminergiques du mésencéphale. Plusieurs études chez le singe, la souris et l'homme ont montré que la LHb est hyperactive dans la dépression, suggérant que les efférents habénulaires jouent un rôle important dans les troubles dépressifs. Cependant, la question de savoir si la transmission synaptique est altérée dans les efférents de la LHb est toujours largement incomplète. Pour mon travail de thèse, nous avons utilisé l'optogénétique et le patch-clamp sur cellules entières ex vivo pour examiner la transmission synaptique de la LHb à trois de ses principaux efférents : le noyau du raphé dorsal (DRN), le noyau tegmental rostromédien (RMTg) et l'aire tegmentale ventrale (VTA), chez des souris soumises à un stress de défaite sociale chronique (CSDS), un modèle murin valide de dépression. Nos résultats montrent une potentialisation synaptique dans le circuit LHb-DRN chez les souris sensibles alors que pour le circuit LHb-RMTg, le CSDS a augmenté la transmission présynaptique chez les souris sensibles et résilientes. Enfin, on observe une dépression synaptique à la voie LHb-VTA. J'ai élargi mon travail en utilisant des billes rétrogrades pour étudier les propriétés intrinsèques des neurones de la LHb se projetant sur le DRN, le RMTg et la VTA. Nos résultats montrent une diminution de l'activité intrinsèque des neurones de la LHb projetant au VTA et un déséquilibre des entrées excitatrices-inhibitrices vers les neurones de la LHb projetant au VTA et au RMTg. Collectivement, ces résultats démontrent que la transmission aux sorties de LHb est modifiée de manière différentielle après le CSDS. / Major depressive disorder (MDD) is a chronic, recurring and potentially life-threatening illness that affects up to 20% of the population across the world. Despite its prevalence and considerable impact on human, the neurobiological mechanisms underlying motivational and cognitive symptoms in depression remain poorly understood. Therefore, novel insights into the neurocircuitry of depression‐related behaviour are needed. The Lateral Habenula (LHb) has attracted attention in the research of depression in the last two decades. LHb is a phylogenetically well-preserved structure located dorsal to the thalamus, capable of conveying rewarding and aversive information because of its connectivity from the forebrain to aminergic midbrain regions. Several studies in monkeys, mice and humans have shown that the LHb is hyperactive in depression suggesting that habenular efferents may play important roles in depressive disorders. However, whether synaptic transmission is altered in LHb efferents is still poorly characterized. For my thesis work, we used optogenetics and ex vivo whole cell patch clamp to examine synaptic transmission from the LHb to three of its main efferents: the dorsal raphe nucleus (DRN), rostromedial tegmental nucleus (RMTg), and the ventral tegmental area (VTA), in mice subjected to chronic social defeat stress (CSDS), a valid mouse model of depression. Our results show a synaptic potentiation in LHb-DRN circuit in susceptible mice whereas for the LHb-RMTg circuit, CSDS increased synaptic transmission in susceptible and resilient mice. Finally, we observe a synaptic depression in LHb-VTA. I expanded my work by using retro beads to study the intrinsic properties of LHb neurons projecting to DRN, RMTg and VTA. Our results show a decreased intrinsic activity in VTA projecting LHb neurons and an imbalance in the excitatory-inhibitory inputs to the VTA- and RMTg-projecting LHb neurons. Collectively, these findings demonstrate that LHb transmission at LHb outputs are altered differentially after CSDS.

On compte aujourd’hui plus de 2000 patients dans le monde affectés par l’anémie de Fanconi (AF). Cette maladie rare est causée au niveau cellulaire par un défaut de réparation d’un type très particulier de lésions de l’ADN : les pontages inter-brins (ou ICLs, pour Interstrand CrossLink). Ceux-ci peuvent compromettre la transcription et la réplication, et donc à long terme la survie cellulaire. Pour y faire face, plus d’une vingtaine de protéines sont impliquées dans la voie FA-BRCA, chargée de détecter et d’activer la réparation de ces lésions dangereuses pour la cellule. Au niveau macroscopique, les manifestations de l’AF sont vastes et pas systématiquement présentes, ce qui en complique le diagnostic : pancytonémie, malformations développementales congénitales et prédisposition à certains cancers. Comme la plupart des symptômes ne sont pas spécifiques à l’AF, les enjeux et l’intérêt de son étude deviennent multiples. L’anémie de Fanconi offre un modèle d’étude particulièrement intéressant, qui permet d’explorer des mécanismes aussi variés que la cancérogenèse, l’hématopoïèse, la gamétogenèse et la réparation de l’ADN. Les connaissances sur le mécanisme moléculaire à proprement parler sont grandissantes, même si de nombreuses interrogations persistent. Parmi elles, le rôle précis du complexe ID2, formé des protéines FANCI et FANCD2, reste nébuleux. De plus en plus d’études décrivent des fonctions exclusives à FANCD2, laissant formuler l’hypothèse que la protéine FANCI pourrait elle aussi posséder ses propres rôles. Cependant, les études biochimiques ont certaines limites, comme par exemple l’impossibilité d’étudier in vitro des processus biologiques trop complexes. La création de modèles animaux peut être une solution. Pour répondre aux interrogations portées sur les fonctions de la protéine FANCI, nous avons décidé de caractériser un nouveau modèle murin Fanci-/- et de le comparer à la souris Fancd2-/-, déjà décrite dans la littérature. Nos résultats indiquent d’une part plusieurs rôles épistatiques avec FANCD2 et d’autre part un rôle propre dans le cadre de la gamétogenèse. En conclusion, cette thèse apporte un tout nouveau modèle animal pour étudier l’AF et plus spécifiquement FANCI. Elle apporte aussi les preuves physiologiques d’un rôle de FANCI indépendant au complexe ID2, ce qui viendrait nuancer le mécanisme biochimique actuellement établi. / Nowadays, about 2000 patients have been diagnosed with Fanconi Anemia (FA). At a cellular level, this rare disease is caused by a defect in reparing a specific type of DNA damage: Interstrand CrossLinks (ICLs). Both transcription and replication can be compromised by ICLs, and therefore long term cell survival. The FA-BRCA pathway is in charge of detecting DNA lesions caused by ICLs and activating their repair, and counts now more than twenty proteins. At a macroscopic level, FA diagnosis is complex due to various and not systematic symptoms: pancytonemia, congenital and developmental defects, and cancer predisposition. As most of FA symptoms are not exclusive to the disease, concerns and interests are multiple. As a consequence, Fanconi Anemia represents an interesting model of study, when it comes to work on oncogenesis, hematopoiesis, gametogenesis, and DNA repair. The description of the molecular mechanism is improving, although many questions remain. Among them, the exact role of the ID2 complex, formed by FANCI and FANCD2 proteins, remains nebulous. More and more studies have been describing unique functions for FANCD2, leading to the hypothesis of independent functions for FANCI. As complex physiological processes can not be studied in vitro, creating and studying animal models represents an interesting alternative. In order to answer the questions raised on FANCI functions, we have decided to create and characterize the new Fanci-/- mouse model, with a possible comparison with the already described Fancd2-/- mouse. Our results show epistatic roles with FANCD2 on one hand, and independent functions of FANCI during gametogenesis on the other hand. To conclude, this thesis brings a strong and new mouse model to study Fanconi Anemia and more specifically the roles of FANCI. It also gives some physiological proofs that FANCI can act independently of the ID2 complex, which could slightly nuance the actual molecular pathway.

La souris est un modèle animal souvent utilisé lors d’études du métabolisme et de la toxicité de molécules, c’est pourquoi nous avons voulu identifier les principaux tissus et enzymes impliquées au niveau de la glucuronidation chez cet animal. Le foie et le rein des souris mâles, ainsi que le foie des souris femelles ont démontré une forte activité de conjugaison des androgènes, tout comme le foie, la vésicule biliaire et les tissus du système digestif pour le BPA. Les Ugt2b1 et 2b5 sont les principales enzymes responsables de la conjugaison des androgènes, tandis que ce sont les Ugt2b1 et Ugt2b34 pour le BPA. La représentativité des mécanismes chez la souris par rapport à l’homme comme modèle dans le contexte de la glucuronidation des androgènes et du BPA sera discuté à la lumière de ces expériences tout au long de ce mémoire. / Mice are frequently used as a model in studies of metabolism and molecules toxicities. Therefore, we wanted to identify the tissues and enzymes involved in the glucuronidation process in this animal. The liver and kidney in the case of males and liver only in females were the tissues with the highest conjugation activity for androgens and the liver, gallblader and intestinal tissues for BPA. Ugt2b1 and 2b5 were the principal enzymes responsible for the conjugation of androgens, whereas Ugt2b1 and 2b34 were involved in the conjugation of BPA. The transposition of glucuronidation mecanisms from mice to human will be discussed in the light of these results throughout the text.

La maladie de Parkinson (MP) est le trouble neurodégénératif de la fonction motrice le plus fréquent qui est susceptible d'augmenter en raison du vieillissement de la population. Il n'existe pas de remède pour cette maladie et aucun médicament modifiant la progression de la maladie n’est disponible. Une incidence plus élevée de la MP est observée chez les hommes suggérant un possible effet neuroprotecteur des stéroïdes sexuels féminins. Dans des modèles animaux de la MP, des effets protecteurs bénéfiques des estrogènes et de la progestérone, ont été rapportés tandis que les stéroïdes gonadiques androgènes ont montré peu ou pas d’activité neuroprotectrice. Nous avons donc exploré l'activité neuroprotectrice des médicaments agissant sur la synthèse des stéroïdes. Le dutasteride et le finasteride sont des inhibiteurs de l'enzyme 5α-réductase utilisés chez l'homme pour traiter divers troubles endocriniens. Dans le modèle murin de la MP lésé au 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP), nous avons démontré que le dutasteride, mais pas le finasteride, présente une activité de neuroprotection de marqueurs associés à la neurotransmission de la dopamine (DA) du cerveau. Les mécanismes d'action des effets neuroprotecteurs de dutasteride ont été étudiés chez les souris intactes et lésées au MPTP. L'analyse du comportement moteur de ces souris a montré que les traitements avec le MPTP et MPTP + dutasteride n'ont pas affecté la fonction motrice comme prévu à l'aide d'une faible dose de MPTP induisant une lésion modérée modélisant les stades précoces de la maladie. Nos résultats suggèrent que le dutasteride présente des effets neuroprotecteurs sur les neurones dopaminergiques et des propriétés anti-inflammatoires au niveau du cerveau. Ces résultats proposent le dutasteride comme médicament thérapeutique prometteur pour la neuroprotection dans un contexte de MP durant les premiers stades de la maladie. Nous avons précédemment rapporté une neuroprotection par la progestérone de la DA striatale chez des souris MPTP lorsqu'elle est administrée avant la toxine ou 1 heure après. Les résultats présentés ici suggèrent que la progestérone peut favoriser la récupération des neurones dopaminergiques lorsqu'elle est administrée à un stade précoce (24h) mais pas à un stade tardif (5 jours) après la lésion chez les souris mâles via notamment l’atténuation de la neuroinflammation et l’induction du BDNF. Ces données mettent en évidence la nécessité de développer des thérapies modifiant la maladie mais aussi de fournir des traitements personnalisés selon le sexe. Ainsi, les options de traitement spécifiques à chaque sexe peuvent être imaginées telles que l'utilisation du dutasteride chez les hommes et des thérapies à base de médicaments comme la progestérone pour les deux sexes. Cependant, des études supplémentaires sont nécessaires pour optimiser ces thérapies afin d’obtenir des traitements sûrs personnalisés selon le sexe et qui permettrait de retarder, prévenir ou traiter la maladie. / Parkinson’s disease (PD) is the most common neurodegenerative movement disorder and is likely to increase due to the aging population. There is no cure for PD and no disease-modifying drug available. A higher incidence of this disease is observed in men suggesting a possible neuroprotective effect of female sex steroids. In animal models of PD, beneficial protective effects of estrogen and progesterone have been reported while the androgenic gonadal steroids showed little or no neuroprotective activity. We explored the neuroprotective activity of drugs acting on the synthesis of steroids. Dutasteride and finasteride are inhibitors of 5α-reductase enzyme used in humans to treat various endocrine disorders. In the mouse model of PD injured with 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), we found that dutasteride but not finasteride exhibits neuroprotective activity on dopamine (DA) neurotransmission of the brain. The mechanisms implicated in the neuroprotective effects of dutasteride have been further studied in intact and MPTP-lesioned mice. The analysis of motor behavior of these mice showed that treatment with MPTP, MPTP + dutasteride did not affect the motor behavior as expected with a low dose of MPTP to induce moderate injury modeling early stages of the disease. Our results suggest that dutasteride has neuroprotective effects on dopaminergic neurons and anti-inflammatory properties in the brain. These results suggest dutasteride as promising therapeutic drug for PD neuroprotection in the early stages of the disease. We have previously reported neuroprotection by progesterone on striatal DA in MPTP mice when administered before or 1 hour after the toxin. The results presented here suggest that progesterone can promote recovery of dopaminergic neurons when administered at an early stage (24h) but not at a late stage (5 days) after injury in male mice including through mitigation of neuroinflammation. These data highlight the need to develop disease-modifying therapies but also to provide personalized treatments by gender. Thus, the specific treatment options for each sex can be imagined such as the use of dutasteride in men and progesterone-based therapies for both sexes. However, additional studies are needed to optimize these therapies to get safer personalized treatments that would delay, prevent or treat PD.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017 / Les mammifères possèdent deux MAP kinases kinases (MEK1 et MEK2), impliquées dans l’activation de la voie ERK/MAPK essentielle pour la différenciation, la prolifération et la survie cellulaire. Le premier objectif de cette thèse était de déterminer si les fonctions des kinases MEK1 et MEK2 sont redondantes durant le développement embryonnaire. Les souris Mek1-/- meurent à mi-gestation d’une malformation du placenta. Les souris Mek2-/- ne présentent aucun phénotype majeur, suggérant que ces deux protéines ont des rôles différents. Cependant, la plupart des mutants Mek1+/-Mek2+/- meurent pendant la gestation d’un sous-développement du placenta, indiquant que Mek1 et Mek2 ont chacun un rôle dans le développement des tissus extraembryonnaires. À ce jour aucune évidence claire ne permet de statuer sur la redondance fonctionnelle de MEK1 et MEK2. Afin de vérifier la spécificité fonctionnelle de Mek1 et Mek2, nous avons généré au laboratoire un allèle « knockin », exprimant l’ADNc de Mek2 sous contrôle du locus Mek1 (Mek12). L’analyse de ces souris a révélé la redondance fonctionnelle entre MEK1 et MEK2. L’analyse de combinaisons alléliques de Mek a démontré qu’une expression minimale de protéines MEK est cruciale pour le développement embryonnaire et la survie. Le second objectif de cette thèse était de caractériser les mutants Mp1. Les protéines d’échafaudage permettent de moduler l’activité de la voie ERK/MAPK et facilitent la transmission rapide du signal. Parmi les protéines d’échafaudage connues, seule MP1 (Mek Partner 1) a été identifiée comme étant un partenaire spécifique de MEK1 et ERK1. Cette spécificité suggère que MP1 pourrait contribuer à la différence d’activation de MEK1 et MEK2 en spécifiant le signal qui passe par Mek1. Afin d’étudier le rôle de Mp1 au cours du développement chez la souris, nous avons généré des souris Mp1-/-. L’analyse de ces mutants indique que le gène Mp1 est essentiel pour la survie et que sa fonction est nécessaire suite à la post-implantation. La dérégulation de la voie ERK/MAPK dans le développement chez l’homme a aussi des conséquences phénotypiques. Au cours des dernières années, une classe de syndromes a été caractérisée : Les « Rasophaties ». Ces syndromes partagent des caractéristiques communes qui sont, une mutation dans des gènes de la voie ERK/MAPK, une dysmorphologie cranio-faciale, des malformations cardiaques et cutanées ainsi qu’un retard mental. Parmi les mutations de la voie ERK/MAPK qui ont été identifiées, une mutation ponctuelle dans le gène Mek1 (Mek1Y130C) cause le syndrome Cardio-Facio-Cutané (CFC). Le dernier objectif de cette thèse était de générer un modèle animal pour le CFC portant la mutation Mek1Y130C. Les souris portant l’allèle Mek1Y130C présentent les phénotypes associés au CFC (i.e sténose pulmonaire, dysmorphologie cranio-faciale et défauts neurologiques). / Mammals possess two MAP kinase kinase (MEK1 and MEK2), involved in ERK/MAPK pathway. This pathway is essential for proliferation, differentiation and cell survival. The first objective of my thesis was to determinate if MEK1 and MEK2 kinases are redundant during embryonic development. Mek1-/- mice die at embryonic day E10.5 due to placental defects, whereas Mek2-/- mice survive with a normal lifespan suggesting that MEK1 possesses functions not shared by MEK2. However, most Mek1+/-Mek2+/- embryos also die from placental defects, indicating that both Mek genes contribute to placental development. To date, no clear evidence on MEK1 and MEK2 redundancy has been provided. To assess the functional specificity of the Mek1 and Mek2 genes, we produced a Mek1-knockin allele in which the Mek2 coding sequences were placed under the control of Mek1 regulatory sequences. Analyzing these mice allowed us to demonstrate that MEK1 and MEK2 can substitute for each other and that a minimal amount of MEK is critical for placenta development and embryo survival. The second objective of my thesis was to characterize Mp1 mutants. Scaffold proteins modulate MAPK pathway by providing spatial and temporal specificity. Among known ERK/MAPK scaffold proteins, only MP1 (Mek Partner 1) is specific to MEK1 and ERK1, raising the question of the specificity of MP1 in the regulation of ERK/MAPK pathway via MEK1. In order to investigate Mp1 function in vivo, we generated Mp1 knock-out mice. Analyzing these mice enable us to suggest that Mp1 is required for embryonic development and is essential during post-implantation. Deregulation of Ras/MAPK pathway also causes developmental phenotypes in human. During the last decade, a new class of syndromes, which share common phenotypes such as mutations in Ras/MAPK pathway, cranio-facial dysmorphology, cardiac and cutaneous malformations and neurological delay has been described and named Rasophaties. Among the DNA mutations found in rasopathies, the Mek1 mutation, Mek1Y130C, causes cardio-facio-cutaneous syndrome (CFC). The last objective of my thesis was to generate a mouse model of CFC, with the Mek1Y130C mutation. I found that mice carrying the Mek1Y130C mutation partially recapitulate CFC syndrome (i.e pulmonary stenosis, crani-facial dysmophia and neurological defects).

OBJECTIFS: La libération de dopamine par les afférences à sérotonine (5-HT) du striatum constitue un déterminant pré-synaptique important des dyskinésies induites par la L-Dopa (DILs), un effet délétère du traitement pharmacologique de la maladie de Parkinson. En effet, les axones 5-HT seraient en mesure de libérer de façon non-physiologique de la dopamine lorsque la L-Dopa est administrée au patient, contribuant ainsi à l’expression des DILs. Certaines afférences striatales 5-HT contiennent un transporteur vésiculaire du glutamate (VGluT3) et nous croyons que sa présence puisse avoir un effet synergique sur la libération de dopamine. L’objectif général de ce mémoire est donc d’évaluer la quantité de VGluT3 présent au sein des axones 5-HT et de mesurer son implication dans l’expression des DILs. MÉTHODES : Dix-huit souris C57/Bl6 ont été séparées en trois groupes expérimentaux. Douze souris ont reçu une injection intracérébrale de 6- hydroxydopamine (6-OHDA) dans le faisceau prosencéphalique médian afin de léser les afférences dopaminergiques du striatum. Six souris lésées ont reçu des injections systémiques de L-Dopa (12 jours, 1 fois/jour). Six autres souris ont reçu une injection intracérébrale du véhicule afin de servir de contrôle. La sévérité des mouvements involontaires anormaux induits par la L-Dopa (équivalent des dyskinésies) a été quantifiée selon une échelle reconnue. Un double marquage en immunofluorescence pour le transporteur membranaire de la 5-HT (SERT) et le VGluT3 a permis d’évaluer la densité des varicosités SERT+ et SERT+/VGluT3+ dans le striatum dorsal et de comparer ces données entre les trois groupes expérimentaux. RÉSULTATS: Chez les trois groupes de souris, un faible pourcentage des varicosités axonales 5-HT sont également VGluT3+. Ces varicosités doublement marquées sont souvent retrouvées sur une même branche axonale. Aucune différence significative n’a été observée entre les trois groupes expérimentaux en ce qui a trait à la proportion de varicosités SERT+ qui contiennent le VGluT3+. CONCLUSION: Nos données expérimentales ne nous permettent pas de conclure que la densité des varicosités axonales SERT+ ou SERT+/VGluT3+ au sein du striatum dorsal varie en fonction de la sévérité des mouvements involontaires anormaux induits par l’administration de L-Dopa. / Objectives: The release of dopamine by serotonin (5-HT) afferent projections of the striatum is known to be a major pre-synaptic determinant of L-Dopa-induced dyskinesia, a debilitating side effect of the pharmacological treatment of the Parkinson’s disease. The fact that 5-HT axons are able to release dopamine in a nonphysiological manner following the administration of L-Dopa might lead to the expression of dyskinesias. Some striatal 5-HT axons are known to contain VGluT3 and we hypothesize that this vesicular glutamate transporter has a synergic effect on dopamine packaging into synaptic vesicles and its release. The main goal of this research project is to measure VGluT3 in 5-HT striatal afferent projections and to evaluate its role in the expression of dyskinesias. Methods: Eighteen C57Bl6 mice were divided in 3 experimental groups. Twelve mice received intracerebral injection of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) in the medial forebrain bundle to lesion the striatal dopaminergic afferent projections. Systematic daily injections of L-Dopa (during 12 days) were administrated in 6 of these 6-OHDA-lesioned mice. The other 6 mice received injections of the vehicle only and served as controls. The abnormal involuntary movements (the equivalent of dyskinesias in primates) were scored using a well-known and widely used motor scale. Double immunofluorescence for the 5-HT membrane transporter (SERT) and VGluT3 was performed to evaluate the density of immunolabeled axon varicosities and assess statistical differences between the 3 experimental groups. Results: Among the 3 groups, only a small percentage of 5-HT axonal varicosities express VGluT3 and these doubly labeled varicosities often occur along the same axonal branch. There is no significant difference between the 3 experimental groups regarding the density of SERT or SERT/VGluT3 axon varicosities in the dorsal striatum. Conclusion: Our data indicate that the density of SERT or SERT/VGluT3 immunolabeled axon varicosities in the dorsal striatum is not correlated with the severity or the expression of abnormal involuntary movement following L-Dopa administration

Au centre du ribosome, lui-même centre de synthèse de toutes les protéines, se trouve quatre molécules d’ARN, nommées les ARNs ribosomiques. Ces ARNs sont synthétisés dans le nucléole des cellules eucaryotes à partir des gènes répétés en tandem, les gènes d’ARN ribosomiques. Ces gènes nécessitent une régulation très stricte de la transcription des ARN ribosomiques pour permettre un cycle cellulaire contrôlé et surtout contrôlable. En effet, un débalancement de la transcription des ARN ribosomiques a été observée dans de nombreuses maladies comme par exemple le cancer. En conséquence, l’étude de la régulation de la synthèse des ARN ribosomiques est d’une importance cruciale dans la compréhension et subséquemment le traitement de ces maladies. En raison du nombre de répétitions des gènes d’ARN ribosomiques, souvent évaluées aux alentours de 175 par génome haploïde pour les mammifères, l’étude in vivo de leur régulation est difficile par les techniques de mutagénèse. L’approche que j’ai développée durant cette thèse de doctorat est celle de l’immuno-précipitation de chromatine suivie de séquençage à haut débit (ChIP-Seq) en combinaison avec des lignées cellulaires conditionnelles pour des facteurs essentiels de la transcription ribosomique. Les gènes d’ARN ribosomique possèdent la particularité d’être transcrits grâce à une machinerie entièrement dédiée à sa transcription. Ces facteurs généraux de transcription agissent de concert pour effectuer efficacement leur rôle. Dans l’organisme modèle utilisé ici, à savoir Mus musculus, l’ARN polymérase I transcrit ces gènes avec l’aide, lors de l’initiation, des facteurs UBF, Rrn3/TIF-1A et SL-1/TIF-1B. Le facteur de terminaison TTF-1 permet de terminer la transcription de l’ARN précurseur, et joue plusieurs rôles dans la régulation de l’état des gènes. Dans un premier temps, nous avons été amenés à développer, en complément du séquençage à haut débit, une approche de déconvolution des données pour permettre d’améliorer l’interprétation subséquente. Cette approche a été validée par l’amélioration notamment des profils d’immuno-précipitation de chromatine obtenus avec l’ARN polymérase I qui montrent une distribution homogène le long des gènes d’ARNr comme montrée par la technique de Miller Spread. Cette amélioration des données a également pu mettre en avant un double rôle d’UBF en fonction soit de sa complémentarité avec SL-1 soit de son affinité pour les séquences riches en GC de l’ADN. Par la suite nous avons pu mettre en évidence la localisation des régions régulatrices et, en amont de ces régions, d’une barrière nucléosomique permettant de créer et maintenir une zone sans nucléosomes le long des gènes d’ARN ribosomiques. Cette barrière possède deux particularités. La première est d’être identifiée par les marques épigénétiques associées habituellement à l’activation de la transcription comme H3K4me3, H2A.Z ou encore l’acétylation de H2A.Z. La deuxième particularité est d’être indépendante de la présence d’UBF qui est elle-même indépendante de la transcription. Cependant, ce travail n’a pas détecté la présence des marques épigénétiques de l’activation de la transcription le long des gènes d’ARNr remettant en question certaines hypothèses sur la régulation de la transcription ribosomique. Finalement, les études en parallèle dans les cellules souche embryonnaires (mESC) et fibroblastes embryonnaires (MEF) a permis d’identifier 3 catégories de gènes ribosomiques dans une même cellule. Une première forme nucléosomale ou l’ADN est méthylé et hétérochromatique, une deuxième nucléosomale mais non méthylée et finalement une forme transcrite. Une comparaison quantitative de la synthèse d'ARNr dans les mESCs et les MEFs a montré que le nombre de gènes actifs n'est pas un facteur significatif dans la régulation de la synthèse d’ARNr. Dans des cellules souches embryonnaires, tous les gènes sont transcrits en même temps avec une faible efficacité. Dans des cellules différenciées, une faible portion des gènes est transcrite mais très efficacement, cette efficacité étant relié au nombre de polymérase en cours de transcription. Les différents profils d'interaction de Rrn3 et de PolI près du site d'initiation de la transcription suggèrent que cette différence est due à une régulation de l'initiation / At the heart of the ribosome, itself the center of synthesis of all proteins, are four RNA molecules, called ribosomal RNAs. These RNAs are synthesized in the nucleolus of eukaryotic cells from the tandemly repeated genes, the ribosomal RNA genes. A very strict regulation of the transcription of ribosomal RNA needs to be made to allow a controlled and above all a controllable cell cycle. Indeed, the imbalance of ribosomal RNA synthesis has been observed in many diseases such as cancer. Consequently, the study of transcriptional regulation of ribosomal RNAs is of crucial importance in the understanding and subsequent treatment of these diseases. Due to the number of repeats of ribosomal RNA genes, evaluated at around 175 per haploid genome for mammals, the in vivo study of their regulation by mutagenesis techniques is difficult. The approach I developed during this doctoral thesis is that of chromatin immunoprecipitation followed by high throughput sequencing (ChIP-Seq) applied to cell lines conditional for the basal transcription factors. The ribosomal RNA genes have the particularity of being transcribed thanks to an entirely dedicated transcriptional machinery. In mice, these general transcription factors act in concert to perform their role effectively. In the model organism used here, namely Mus musculus, RNA polymerase I transcribes the genes with the help, during initiation, of the factors UBF, Rrn3 / TIF-1A and SL-1 / TIF-1B. The TTF-1 termination factor makes it possible to terminate transcription of precursor ribosomal RNA, and also plays roles in gene regulation. In addition to high-throughput sequencing, we have developed a deconvolution approach to improve the interpretation of ChIP-Seq data. This approach has been validated by the improvement in particular of immunoprecipitation profiles obtained for RNA polymerase I that confirm the electron microscopy images of Miller spread type. This improvement of the data could also highlight a dual role of UBF depending on its complementarity with SL-1 and its affinity for GC-rich sequences of DNA. Subsequently we have been able to highlight the upstream localization of the regulatory regions and of a nucleosome barrier allowing to create and maintain a zone without nucleosomes along the rRNA genes. This barrier has two peculiarities, the first is that it contains the epigenetic marks usually associated with the activation of transcription such as H3K4me3, H2A.Z or the acetylation of H2A.Z. The second particularity is that it is independent of the presence of UBF, which is itself independent of transcription. Challenging certain assumptions about the regulation of ribosomal transcription, our work did not detect the presence of epigenetic markers of transcriptional activation throughout the rRNA gene body. Finally, parallel studies in embryonic stem cells (ESC) and embryonic fibroblasts (MEFs) made it possible to identify 3 categories of ribosomal genes in the same cell. First, a heterochromatic DNA methylated and nucleosomal form, a nucleosomal but non-DNA methylated form, and finally a transcribed form. A quantitative comparison of rRNA synthesis in ESCs and MEFs has shown that the number of active genes is not a significant factor in the regulation of rRNA synthesis. In embryonic cells, all genes are transcribed at the same time with low efficiency. In differentiated cells, a small portion of the genes are transcribed but very efficiently, this efficiency being related to the number of polymerase being transcribed. The different interaction profiles of Rrn3 and PolI near the transcription initiation site suggest that this difference is due to the regulation of initiation.

Dans l'hippocampe, les processus de mémoire et d'apprentissage dépendent fortement de l'inhibition GABAergique, qui est fournis par une population hétérogène d'interneurones (INs) via l'activation de sous-types spécifiques de récepteurs GABA. La sous-unité alpha5-GABAAR (α5-GABAAR) est fortement exprimée dans l'hippocampe de la souris, du singe et du cerveau humain. Il a été rapporté que, dans les cellules pyramidales CA1, cette sous-unité est principalement localisée sur les sites extrasynaptiques, où elle est responsable de la génération de la conductance inhibitrice tonique. Si la sous-unité α5-GABAAR peut être ciblée sur des types spécifiques de synapses dans des types cellulaires distincts reste inconnue. En utilisant l'immunohistochimie dans des coupes d'hippocampe de souris, nous avons étudié l'expression spécifique de la sous-unité α5-GABAAR dans les cellules et les synapses de l’oriens/alveus de le région CA1. Nos résultats démontrent que la sous-unité α5-GABAAR est principalement exprimée dans les INs positifs à la somatostatine. De plus, la densité de sous-unité était plus élevée dans les dendrites proximales et diminuait avec la distance par rapport au soma, ce qui correspond à une diminution de la densité des synapses inhibitrices dépendant de la distance. De plus, l'α5-GABAAR ciblait les synapses formées par les entrées exprimant le peptide intestinal vasoactif (VIP+) et la calrétinine (CR+) et, dans une moindre mesure, celles produites par les projections exprimant de la parvalbumine (PV+). En résumé, nos résultats montrent que la sous-unité α5-GABAAR présente une expression spécifique à la cellule et à la synapse dans l'hippocampe CA1. Comme la sous-unité α5-GABAAR a été impliquée dans plusieurs maladies, comprenant la maladie d'Alzheimer et le syndrome de Down, les nouvelles connaissances sur la localisation de l'α5-GABAAR seront importantes pour le développement de la thérapie cellulaire spécifique. / In the hippocampus, memory and learning processes are highly dependent on the GABAergic inhibition, which is provided by a heterogeneous population of interneurons (INs) via activation of specific sub-types of GABA receptors. The alpha5-GABAAR subunit (α5-GABAAR) is highly expressed in the hippocampus of the mouse, monkey and human brain. It has been reported that, in the CA1 pyramidal cells, this subunit is predominantly located at extrasynaptic sites, where it is responsible for generation of tonic inhibitory conductance. Whether the α5-GABAAR subunit can be targeted to specific types of synapses in distinct cell types remains unknown. Using immunohistochemistry and electophysiological approach in mouse hippocampal slices, we studied the cell- and synapse-specific expression of the α5-GABAAR subunit in the CA1 oriens/alveus INs. Our results demonstrate that the α5-GABAAR subunit is mainly expressed in the somatostatin-positive INs. In addition, the subunit density was higher in proximal dendrites and declined with distance from the soma, consistent with a distance-dependent decrease in the density of inhibitory synapses. Furthermore, the α5-GABAAR was targeted to synapses made by the vasoactive intestinal peptide (VIP+)- and calretinin (CR+)-expressing inputs and to a lesser extent to those made by the parvalbumin-positive (PV+) projections. In summary, our results show that the α5-GABAAR subunit exhibits a cell- and input-specific expression in the CA1 hippocampus. As the α5-GABAAR subunit has been implicated in several diseases, including Alzheimer’s disease and Down syndrome, the new insights into the α5-GABAAR localization will be important for the development of cell- and site-specific therapy.