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Les hormones thyroïdiennes (HT) ont un rôle majeur dans le développement du système nerveux central (SNC). Trois récepteurs nucléaires dirigent l'action des HT et deux sont majoritairement exprimés dans le cerveau : TR?1 et TR?1. L'ontogenèse du récepteur TR?1 coïncide avec la fenêtre d'action des HT, ce qui suggère un rôle majeur dans les effets postnataux des HT chez les rongeurs. Pour étudier son rôle in vivo, nous avons créé des souris transgéniques surexprimant, spécifiquement dans les neurones, un récepteur TR?1 muté pour sa liaison à l'hormone. Le cervelet de ces souris présente les mêmes altérations de développement que les souris hypothyroïdiennes. L'inhibition de l'expression du facteur de transcription BTEB, régulé par les HT probablement via TR?1, dans des cultures primaires de neurones affecte la ramification mais pas l'élongation neuritique dépendante de la T3. La phosphorylation spécifique de certains sites des protéines MAP2 et Tau par la T3 pourrait participer à ces processus.

Une des causes principales de la Maladie d’Alzheimer et des autres Tauopathies est la présence d’enchevêtrements neurofibrillaires (ENF). Les ENF sont des agrégations intracellulaires de la protéine Tau hyperphosphorylée. Plusieurs études ont montré que les ENF sont associés à la pathogénèse des troubles neurodégénératifs et à la neurotoxicité. De plus, il a été démontré qu’une diminution du niveau de la protéine Tau permet de prévenir les déficits cognitifs dans les modèles murins. Basé sur ces études, notre hypothèse de recherche est que réduire le niveau total de Tau dans le cerveau, pourrait diminuer les ENF et retarder la pathologie. Notre objectif est de développer une molécule capable de cibler l’ARNm de Tau plutôt que la protéine Tau hyperphosphorylée. Ainsi, nous avons développé le SOFA-delta ribozyme, capable de cliver l’ARNm de Tau. Notre ribozyme a trois composantes soit le bloqueur, le biosenseur et l’effecteur. Nous avons développé des deltaribozymes capable cibler les exons constitutifs et l’exon 10 (spécifique au Tau4R) de l’ARNm de Tau, ainsi nous pouvons cibler tous les isoformes de Tau. Dans ce projet, nous avons tout d’abord synthétisé le deltaribozyme par clonage moléculaire et nous avons confirmé son effet grâce au clivage in vitro. Dans un second temps, nous avons transfecté le ribozyme dans des cellules neuronales, et nous avons caractérisé son effet sur l’ARNm de Tau par RT-PCR. Enfin, nous avons produit des virus AAV, infecté des cellules neuronales et caractérisé encore une fois l’effet du ribozyme sur l’ARNm de Tau par RT-PCR. Cette approche thérapeutique est basée sur la spécificité et l’efficacité du SOFA-delta-ribozyme, qui identifie et coupe l’ARNm de Tau. Ainsi, dans ce mémoire nous avons identifié le ribozyme 350 et 395 comme candidats potentiellement capable de cliver l’ARNm de Tau. / One of the main causes of Alzheimer’s disease and Tauopathies is the presence of neurofibrillary tangles (NFT). NFT consist in intracellular aggregation of the abnormally hyperphophorylated protein Tau. Several studies have shown that NFT are associated with the pathogenesis of neurodegenerative disorders and neurotoxicity. Moreover, it has been demonstrated that decreasing the level of Tau protein could prevent cognitive deficits in mouse models. Based on these studies, our hypothesis is that reducing the level of total Tau in the brain could decrease NFTs and delay the pathology. Our objective is to design a molecule that will target directly Tau mRNA instead of the hyperphosphorylated protein. We developed a modified delta-ribozyme, the SOFA (Specific On/Off Adaptor) ribozyme, which is able to cleave the Tau mRNA. Our ribozyme is composed of three components: the blocker, the biosensor, and the effector. We have designed delta-ribozymes that target constitutive exons of Tau mRNA as well as the exon 10 specific of Tau 4R. Therefore, we can target all the Tau isoforms. In this project, we first synthesized the delta-ribozyme by molecular cloning and we confirmed its effect by in vitro cleavage. Secondly, by transfecting it in neuronal cells we characterized its effects on Tau mRNA by RT-PCR. Finally, we produced AAV viruses and infected neuronal cells and characterized its effects on Tau mRNA by RT-PCR. This therapeutic approach is based on specificity and efficiency of the SOFA-ribozymes, which identify and cut the Tau mRNA. Thus, in this project we identified ribozymes 350 and 395 as potential good candidates able to cleave the Tau mRNA.

Les neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA) sont impliqués de manière critique dans diverses fonctions clés du cerveau, y compris les mouvements volontaires, la récompense, l'attention et l'apprentissage. La bonne spécification des neurones dopaminergique, ainsi que l’établissement des circuits dopaminergiques sont nécessaires à un bon fonctionnement du cerveau. Le dysfonctionnement des circuits dopaminergiques est lié au développement de troubles neuropsychiatriques, y compris le trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH), le trouble obsessionnel compulsif (TOC) et les troubles liés aux TOCs, comme le syndrome de Gilles de la Tourette. L’obtention d’un circuit dopaminergique fonctionnel dépend du développement des neurones dopaminergiques. Les facteurs de transcription Lmx1a et Lmx1b font partie de la famille des LIM à homeodomain et sont des déterminants précoces de l’avenir des neurones dopaminergique. Lmx1a/b sont essentiels pour chaque étape de la différenciation des progéniteurs de neurone dopaminergique. Il a été démontré précédemment que les souris Lmx1a/b cKO ont une activité locomotrice augmentée par rapport aux contrôles. Ici, une caractérisation approfondie des souris Lmx1a/b a révélé que ces souris avaient un comportement hyperactif, en lien avec le TDAH, et démontraient des symptômes du type TOC. Au niveau cellulaire, la perte de fonction de Lmx1a/b a induit une réduction de l’arborisation dendritique et de la fréquence des courants postsynaptiques excitateurs miniatures spontanés (mEPSCs) dans les neurones dopaminergiques. Le profil d'expression des gènes chez les souris Lmx1a / b cKO a révélé que Lmx1a/b contrôle l'expression de Slitrk2 et Slitrk5, deux membres de la famille des protéines Slit et Trk (Slitrk). Le gain et la perte de fonction de Slitrk2 et Slitrk5 dans des cultures de neurones dopaminergiques ont montré que Slitrk2 régule positivement et Slitrk5 régulent négativement la croissance dendritique. Également, le gain et la perte de fonction de Slitrk2 ont induit une variation de la densité des punctas synaptiques excitateurs (PSD95 et VGLUT). En conséquence, la perte de fonction de Slitrk2 a réduit la fréquence des mEPSCs, tandis que l'augmentation de l'expression de Slitrk2 a augmenté la fréquence des mEPSCs, sans changement d'amplitude ou dans la fréquence ou de l'amplitude des mIPSCs. Ces données suggèrent un rôle pour Slitrk2 dans la formation de synapses excitatrices fonctionnelles. À l'inverse, le gain et la perte de fonction de Slitrk5 ont induit une modification de la densité des punctas synaptiques inhibiteurs (géphyrine et VGAT). La perte d’expression de Slitrk5 a réduit la fréquence des mIPSCs tandis que l'augmentation de l'expression de Slitrk5 a augmenté la fréquence des mIPSCs, sans changement dans l'amplitude ou de la fréquence et de l'amplitude des mEPSCs. Ces données suggèrent un rôle pour Slitrk5 dans la formation de synapses fonctionnelles inhibitrices. Nous avons également étudié les conséquences sur le comportement de Slitrk2 et Slitrk5 dans les neurones mDA. Les souris, dans lesquelles Slitrk2 a été invalidé dans la VTA, démontrent un changement significatif dans l'activité locomotrice et montrent de l’hyperactivité. À l'inverse, les souris avec une expression réduite de Slitrk5 présentent une activité locomotrice réduite et un comportement analogue à un TOC. Ces changements de comportement peuvent être causés par une modification de l'activité des neurones dopaminergiques. L'inhibition chronique des neurones de la VTA, en utilisant une approche pharmacogénétique, pendant le développement postnatal à induit une activité motrice augmentée, similaire au TDAH, et un comportement analogue à un TOC. Ceci évoque certains aspects du comportement des souris Lmx1a/b cKO. Une inhibition aiguë a entraîné une diminution de l'activité locomotrice, alors que l'inhibition chronique chez des animaux plus âgés n'a eu aucun effet. Ensemble, ces résultats indiquent que Lmx1a/b, Slitrk2, et Slitrk5 sont des acteurs clés du développement des neurones dopaminergique et de la formation des synapses, ce qui peut avoir un impact sur le développement de TDAH et de TOC. / Midbrain dopaminergic (mDA) neurons are critically involved in various key functions of the brain, including voluntary movement, reward, attention, and learning. The proper specification of dopaminergic neurons, as well as the establishment of dopaminergic circuits are necessary to a good functioning of the brain. Dopaminergic circuitry dysfunctions are linked to the development of neuropsychiatric disorders, including attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), obsessive-compulsive disorder (OCD) and OCD-like disorders, such as Gilles de la Tourette’s syndrome. The LIM-homeodomain transcriptional factors Lmx1a and Lmx1b are early determinants of the dopaminergic fate and are essential for each step of mDA progenitor differentiation. Previously, it has been demonstrated that Lmx1a/b cKO mice show increased locomotor activity. Further characterization of Lmx1a/b cKO mice revealed that these mice had ADHD- and OCD-like behaviour. The loss of function of Lmx1a/b reduced dendritic morphology and frequency of spontaneous miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs) in mDA neurons. Gene expression profiling in Lmx1a/b cKO mice revealed that Lmx1a/b controls the expression of Slitrk2 and Slitrk5, two members of the Slit and Trk-like (Slitrk) protein family. Gain and loss of function of Slitrk2 and Slitrk5 in mDA neuron cultures showed that Slitrk2 positively regulates and Slitrk5 negatively regulate dendritic growth. Additionally, gain and loss of function of Slitrk2 induced a change in the density of excitatory synaptic puncta (PSD95 and VGLUT). Accordingly, Slitrk2 knockdown reduced the frequency of mEPSCs while increased Slitrk2 expression increased the frequency of mEPSCs, with no change in amplitude or in mIPSCs frequency or amplitude. These data suggest a role for Slitrk2 in the formation of functional excitatory synapses. Inversely, gain and loss of function of Slitrk5 induced a modification in the density of inhibitory synaptic puncta (gephyrin and VGAT). Slitrk5 knockdown reduced the frequency of mIPSCs while increased Slitrk5 expression increased the frequency of mIPSCs, with no change in amplitude or in mEPSCs frequency or amplitude. These data suggest a role for Slitrk5 in the formation of functional inhibitory synapses. We also investigated the consequences on behaviour of Slitrk2 and Slitrk5 reduced expression in mDA neurons. Mice, in which Slitrk2 was knocked down in the VTA, display significant change in locomotor activity and show ADHD. Inversely, mice with reduced expression of Slitrk5 exhibit lower activity and OCD-like behaviour. These behavioural changes might be caused by a change in mDA neuron firing activity. Chronic inhibition of mDA neurons during postnatal development using a pharmacogenetic approach induced ADHD and OCD-like behaviour and mimic some aspects of the Lmx1a/b cKO mice. Acute inhibition resulted in decreased locomotor activity, while chronic inhibition in older animals had no effect. Altogether, these results indicate that Lmx1a/b and Slitrk2/5 are key players of mDA neuron development and synapse formation, which may have an impact on ADHD and OCD-like disorders. / Résumé en espagnol

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Suite à une lésion nerveuse majeure, la régénération du système nerveux périphérique est difficilement obtenue de façon naturelle. La continuité de nerfs importants doit couramment être rétablie de façon chimrgicale et la méthode de choix utilisée implique la greffe d'un nerf sain autologue de moindre importance, engendrant des déficits sensitifs chez le patient traité. Depuis des dizaines d'années, on tente de créer des guides nerveux alternatifs pouvant égaler ou surpasser la qualité de régénérescence nerveuse produite par l'utilisation de nerfs autologues. L'apparition de divers types de guides nerveux remplis de substances telles que des cellules de Schwann, des cellules souches ou encore des facteurs de croissance est une option intéressante pour une thérapie alternative aux greffes nerveuses. Dans cette étude, nous avons évalué la capacité d'un nouveau guide nerveux entièrement biologique à soutenir une croissance dirigée des cellules de Schwann. Un guide nerveux à la fois souple et solide, rapidement disponible et pouvant éliminer tout recours à l'immunosuppression chez le patient à greffer a été créé. Ce guide nerveux est constitué d'un tube externe et de bandes internes de matrice entièrement constituées de fibroblastes et de leur sécrétion matricielle. Il permet une croissance dirigée des différents types cellulaires qui y sont ensemencés et la création d'un réseau intrinsèque de pseudo-capillaires lors de son utilisation sous la forme vivante. Afin de coloniser la matrice interne du guide nerveux à l'aide de cellules de Schwann autologues tout en éliminant tout recours à une biopsie de nerf sain, nous avons différencié des cellules souches retrouvées dans la peau normale humaine en cellules de Schwann. Après cinq jours dans un milieu de différenciation, les cellules transformées ont exprimé certains marqueurs précoces des cellules de Schwann dont la protéine S100β, le récepteur aux neurotrophines p75NTR ainsi qu'un marqueur de cellules souches en différenciation, la nestine.

De nombreuses applications de classification binaire, telles que la prédiction de fraude et la prédiction de rétention, impliquent des ensembles de données déséquilibrées. Bien que les méthodes d'ensemble soient les mieux adaptées à ces contraintes, les règles de décision produites sont difficiles à interpréter en tant que groupe en raison de leur nombre et de leurs redondances sous-jacentes. Il est donc intéressant de simplifier les méthodes d'ensemble apprises en un petit ensemble équivalent de conditions sans sacrifier la performance à la simplicité. En interprétant simplement un arbre de décision comme un empilement de fonctions indicatrices binaires et un modèle linéaire, nous proposons une méthode qui apprend le sous-ensemble efficace d'indicateurs qui relie les données à un espace de représentation de faible dimension où elles deviennent linéairement séparables. Ces fonctions binaires permettent à un large éventail d'algorithmes d'apprentissage automatique simples d'être efficaces et sont également plus faciles à analyser, à étudier ou à valider par les experts du domaine que les branches initiales de l'arbre dans l'ensemble appris. / Many binary classification applications, such as churn prediction and fraud detection, involve unbalanced large datasets. While ensemble trees are the most suited algorithms given these constraints, the decision rules produced are hard to interpret as a group due to their number and their underlying redundancies. It is then of interest to simplify the learned ensemble trees into a small equivalent set of conditions without trading performance for simplicity. By simply interpreting a decision tree as a stack of binary indicator functions and a linear model, we propose a method that learns the effective subset of indicators that map the data to a low dimension feature space where it becomes linearly separable. These binary functions enable a wide range of simple machine learning algorithms to be efficient and are also easier to analyze, investigate or validate by domain experts than the initial tree branches in the learned ensemble.

Dans le contexte de traitement automatique du langage naturel, les données le plus souvent sont présentées comme une longue séquence de caractères discrets. Donc, l'identification d'un modèle intéressant dans la longue séquence peut être une tâche difficile. En conséquence, la segmentation automatique de données serait extrêmement utile pour extraire les sous-séquences et les morceaux significatifs à partir d'une longue séquence de données. La segmentation de données est l'une des étapes de prétraitement les plus importantes dans plusieurs tâches de traitement du langage naturel. La segmentation de mots est considérée comme la tâche de trouver des morceaux significatifs dans le corpus de textes. L'objectif principal de cette étude est de présenter une technique de segmentation hiérarchique non supervisée en utilisant l'algorithme de recherche d'harmonie (Harmony Search algorithm) qui est une approche d'optimisation méta-heuristique. Dans la technique proposée, la tâche de segmentation de mots est réalisée à l'aide d'une recherche d'harmonie binaire (Binary Harmony search) qui une forme particulière de l'algorithme de recherche d'harmonie. La construction et la formation de modèles de langue sont accomplies par un lexique hiérarchique et un algorithme de Baum-Welch. De plus, pour améliorer la performance et la convergence de la recherche de l'harmonie binaire, quelques modifications innovantes sont appliquées. En général, cette étude présente un algorithme de segmentation de mots hiérarchique non supervisée basée sur une méthode recherche de l'harmonie et examine toutes les questions relatives y compris: la segmentation de mots représentées en format binaire, l'harmonie binaire, l'amélioration de la procédure de l'ajustement du lancement, la définition de la fonction objective en recherche d'harmonie et la politique de pénalité. La performance de l'algorithme est évaluée selon la précision de la segmentation, le rappel, la F-mesure et le temps d'exécution de l'algorithme. Une partie du corpus Moby Dick est utilisée comme étude de cas. Nos expérimentations montrent que l'approche de segmentation basée sur une recherche d'harmonie fournit plusieurs de bons segments, mais qu'il nécessite un long temps d'exécution. / In the context of natural language processing, data is presented most of the time as a long sequence of discrete characters. Therefore, identifying interesting patterns within the long sequence can be a challenging task. Consequently, automatic segmentation of data would be extremely useful to extract the meaningful sub-sequences and chunks from a long data sequence. Segmentation of raw data is one of the most important preprocessing steps in many natural language processing tasks. Word segmentation is considered as the task of finding meaningful chunks, i.e. words, within a text corpus. The main objective of this study is to present an unsupervised hierarchical segmentation technique using Harmony Search algorithm which is a meta-heuristic optimization approach. In the proposed technique, the word segmentation task is performed using a Binary Harmony Search (a special form of Harmony Search). The language model construction and training are accomplished using a hierarchical lexicon and Baum-welch algorithm. Moreover, to improve the performance and convergence of the Binary Harmony Search, some innovative modifications are applied. In general, this study introduces an unsupervised hierarchical word segmentation algorithm based on Harmony Search approach and investigates the following related issues: word segmentation mapping to binary format, Binary Harmony Search, pitch adjustment procedure improvement, Harmony Search objective function definition, and penalty policy. The performance of the algorithm is valuated using segmentation precision, recall, F-measure and the algorithm run time when applied to the part of famous Moby Dick story as the case study. Our experiments reveal that the segmentation approach based on Harmony Search provides significantly good segments, while it requires significant run time.

La flore intestinale, composée de l’ensemble des microorganismes retrouvés dans le tractus digestif, joue un rôle essentiel dans le développement et l’homéostasie du système immunitaire. Son altération est associée à de multiples maladies inflammatoires ayant des répercussions non seulement à l’intestin, mais bien dans l’ensemble de l’organisme. Les causes de cette dérégulation restent toutefois méconnues. Parmi les multiples facteurs susceptibles de moduler sa composition, on retrouve plusieurs enzymes bactéricides produites à l’intestin. L’une de ces protéines, la phospholipase A2-IIA sécrétée (sPLA2-IIA), est fortement surexprimée en condition inflammatoire. Nous avons émis l’hypothèse que la surexpression de la sPLA2-IIA à l’intestin au cours de maladies inflammatoires pourrait altérer la composition de la flore intestinale, contribuant ainsi à la physiopathologie de ces maladies. L’utilisation de souris surexprimant la sPLA2-IIA humaine (sPLA2-IIATGN) nous a permis d’observer l’apparition spontanée d’un désordre immunitaire encore jamais caractérisé dans ce modèle. En nous intéressant à l’impact de cette enzyme sur la flore intestinale, nous avons pu identifier plusieurs altérations dans le microbiome de ces souris. Nos résultats suggèrent également que l’environnement, et plus spécifiquement le microbiote intestinal, joue un important rôle dans le développement de ce désordre immunitaire. Nos résultats suggèrent que la modulation de l’inflammation systémique par la sPLA2-IIA est dépendante de la flore intestinale. / The mammalian digestive tract harbors trillions of microorganisms that collectively form the intestinal microbiota. This flora has been shown to play a prominent role in the development and homeostasis of the immune system. As such, its alteration was associated with a wide array of inflammatory diseases with intestinal and systemic afflictions. However, the cause of this unbalance remains poorly understood. While the intestinal flora may be regulated by a large number of environmental factors, multiple endogenous intestinal enzymes have been shown or proposed to play an important part in the shaping of its composition. One of those enzymes, the secreted phospholipase A2-IIA (sPLA2-IIA), possesses great bactericidal properties and is overexpressed during multiple inflammatory disorders. We hypothesized that the overexpression of sPLA2-IIA in the intestine during inflammatory processes could alter the composition of the intestinal microbiota, thereby contributing to the pathophysiology of those diseases. To verify this hypothesis, we used transgenic mice overexpressing the human sPLA2- IIA (sPLA2-IIATGN) and observed a yet uncharacterized spontaneous immune disorder in this model. We aimed to evaluate the impact of sPLA2-IIA on the intestinal flora in this model. We identified multiple alterations in the microbiome of sPLA2-IIATGN mice. Our results also suggest that the environment, and more specifically the intestinal microbiota, play a prominent role in the development of this immune disorder. Our results suggest that the modulation of systemic inflammation by sPLA2-IIA is dependent upon the intestinal flora.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Dans un contexte de présence de plus en plus proéminente d'unités électroniques ou Electronic Control Units (ECU) dans les véhicules [3, 127], la cybersécurité dans le domaine automobile joue un rôle de plus en plus critique [3, 20, 94, 127]. Les systèmes de tests avec matériel dans la boucle (ou Hardware-in-the-Loop (HIL)) sont un bon moyen d'évaluer la résilience des composants d'un véhicule à une attaque de type cyber [28, 29, 74]. Les systèmes de tests HIL sont généralement composés d'un châssis, dans lequel viennent se loger des cartes d'interface et de calcul. Cette architecture a l'avantage d'être très modulaire, une caractéristique nécessaire lorsque la configuration et la complexité des montages varient énormément d'un test à un autre. Ce travail présente un système de test HIL pour les applications automobiles, utilisant Ethernet comme technologie de communication de base. Bien entendu, son coût d'équipement inférieur en fait une alternative intéressante à des systèmes basés sur le PCI eXtention for Intrumentation (PXI) et VME eXtention for Instrumentation (VXI), qui sont les protocoles plus traditionnellement utilisés dans ces applications. Ainsi, on évaluera la viabilité de l'Ethernet dans une telle application, avant de définir le Small Payload Ethernet for HIL (SPEHIL), un protocole spécialement optimisé pour les tests HIL enchâssis. En effet, l'adoption d'Ethernet n'est pas sans défis. Ces derniers sont causés principalement par son taux d'encapsulation très élevé. C'est pourquoi le SPEHIL vient se placer au niveau des couches réseau, transport et application afin de mitiger cette tendance du protocole. Le SPEHIL définit également une couche applicative offrant ainsi la standardisation du contrôle des modules à travers une série de séquences de messages prédéfinis. On définit ensuite le premier prototype de système SPEHIL intégré, dans le but d'en évaluer les performances. Ce dernier se base sur une carte de développement Field Programmable Gate Array (FPGA) Zynq et offre l'interface nécessaire à l'usager pour interagir avec ce dernier. On termine par l'analyse des performances du protocole en place comparé à l'Ethernet tout comme à ses principaux rivaux dans le domaine du HIL. / In a context of an increasingly prominent presence of electronic units or ECU in vehicles [3, 127], cybersecurity in the automotive field plays an increasingly important role [3, 20, 94, 127]. Hardware-in-the-Loop (or HIL) test systems are a good way to assess the resilience of vehicle components to a cyberattack [28, 29, 74]. HIL test systems generally consist of a chassis, in which interface and calculation cards are housed. This architecture has the advantage of being very modular, a necessary characteristic when the configuration and the complexity of the test's setup vary enormously from one ECU to another. This work presents a HIL test system for automotive applications, using Ethernet as the core communication technology. Of course, its lower equipment cost makes it an interesting alternative to systems based on PXI and VXI, which are the protocols more traditionally used in these applications. Thus, we will evaluate the viability of Ethernet in such an application, before defining the SPEHIL, a protocol specially optimized for HIL tests in a chassis. Indeed, Ethernet adoption is not without its challenges. These are mainly caused by its very high encapsulation ratio. This is why the SPEHIL's implementation targets the network and transport layers in order to mitigate this tendency of the protocol. SPEHIL also defines an application layer, thus providing standardization of module's control messages through a series of predefined sequences. We then define the first prototype of an integrated SPEHIL system, in order to evaluate its performance. The latter is based on a Zynq FPGA development board and provides the necessary interface for the user to interact with it. We conclude with the analysis of the performance of the protocol in place compared to Ethernet, and its main rivals in the field of HIL.