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

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.

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Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Dans la recherche de traitement efficace contre les maladies neurodégénératives, des stratégies d’immunisation active et passive, visant la clairance des agrégats protéiques ont été proposées. Les immunoglobulines pour injection intraveineuse (IgIV) sont des préparations pharmaceutiques d’immunoglobulines G isolées du plasma de milliers de donneurs sains. Puisque des auto-anticorps naturels contre des protéines pathologiques ont été identifiés dans ces préparations, elles ont été proposées comme alternatives aux immunothérapies et font l’objet d’études cliniques dans le traitement de la maladie d’Alzeimer (MA). Le but de mon projet de doctorat était d’évaluer l’efficacité et d’analyser les mécanismes d’action des IgIV dans des modèles animaux de la MA et de la maladie de Parkinson (MP), afin d’identifier des cibles potentielles pour le développement d’alternatives pharmacologiques dans le traitement de ces maladies. La biodisponibilité des IgIV et leur capacité à atteindre des cibles thérapeutiques au cerveau sont inconnues. Dans la première partie du projet, nous avons quantifié le passage des IgIV par la barrière hémato-encéphalique (BHE). Nos résultats fournissent des évidences quantitatives du passage à la BHE et de la biodisponibilité cérébrale des IgIV en absence de la perméabilisation de la barrière hématoencéphalique et en quantité suffisante pour interagir avec des cibles thérapeutiques. Dans un modèle tritransgénique de la MA (3xTg-AD) qui reproduit à la fois les pathologies amyloïde et tau, des injections d’IgIV semblent améliorer les performances cognitives dans le test de reconnaissance d’objet et réduire les comportements anxieux. Malgré des effets limités sur la pathologie tau, les IgIV modulent la réponse immunitaire centrale (IL-5/IL-10) et périphérique (CX3CR1+ et lymphocytes T), et réduisent le ratio Aβ42/Aβ40 soluble de 22% et la concentration d’oligomères de 56 KDa d’Aβ de plus de 60%. Ces effets des IgIV sur la cognition, l’immunité et la pathologie Aβ supportent les oligomères Aβ, les lymphocytes T effecteurs et le sentier des fractalkines comme cibles pharmacologiques potentielles. Finalement, des injections d’IgIV dans un modèle murin d’intoxication au MPTP ne parviennent pas à démontrer d’effets neurorestaurateurs des IgIV sur la voie nigrostriée et suggèrent même des effets néfastes des IgIV sur le système dopaminergique dans ce modèle de la MP. Ces données précliniques soulignent l’importance de procéder prudemment dans l’initiation d’études cliniques avec les IgIV dans la MP. / In the search of therapeutic solutions to neurodegenerative diseases, active and passive immunization strategies have been proposed for the clearance of protein aggregates. Intravenous immunoglobulin (IVIg) is a pharmaceutical preparation of over 98% immunoglobulin G prepared from the plasma of thousands of healthy donors. Since natural autoantibodies against pathological proteins have been identified in IVIg, it has been proposed as an alternative to immunotherapy and clinical trials in Alzheimer’s disease (AD) patients are underway. The aim of my PhD project was to evaluate the efficacy, analyze the mechanisms of action of IVIg in animal models of AD and Parkinson’s disease (PD), and identify potential targets for the development of pharmacological alternatives. The bioavailability of IVIg and its ability to reach therapeutic targets in the brain are unknown. In the first part of the project, we quantified the passage of IVIg through the blood-brain barrier (BBB). Our results provide quantitative evidence of BBB transport and brain bioavailability of IVIg in the absence of permeabilization and in sufficient amount to interact with therapeutic targets. In a triple transgenic mouse model of AD (3xTg-AD) that reproduces amyloid and tau pathologies, IVIg injections have improved the cognitive performance and reduced anxiety-like behaviors of treated mice. Despite limited effects on tau pathology, IVIg modulated the central (IL-5/IL-10 ratio) and peripheral (CX3CR1 + and T cells), and reduced the ratio of soluble Aβ42/Aβ40 (-22%) and the concentration of 56 kDa oligomers of Aß (Aß*56) by over 60%. This effect of IVIg on cognition, immunity and Aß pathology suggests that Aβ oligomers, effector T cells and the fractalkine pathway are potential pharmacological targets of IVIg in AD. Finally, we studied the effect of an IVIg treatment in a mouse model of PD. In this model of MPTP intoxication, our results did not demonstrate neurorestorative effects of IVIg on the nigrostriatal system and even suggested adverse effects of IVIg on the dopaminergic system. These preclinical data highlighted the importance of proceeding cautiously in the initiation of clinical trials with IVIg to treat PD patients.

La douleur ainsi que l’apprentissage moteur sont deux éléments importants à considérer en contexte de réadaptation. Même s’ils sont souvent abordés de manière isolée, des interactions ont été identifiées entre ces deux phénomènes. En effet, de nombreuses études montrent que les exercices de réadaptation musculaire pourraient réduire le développement de douleur pathologique. D’autre part, il semble que l’activité nociceptive pourrait altérer la plasticité du système moteur, une composante essentielle dans l’apprentissage d’une tâche motrice. Des recherches récentes ont aussi montré que la douleur pouvait interférer avec la plasticité du système moteur, même après que les signaux de douleurs se soient dissipés. Toutefois, ces observations ont été faites chez l’animal à la suite d’une lésion de la moelle épinière. De ce fait, la compréhension de cette interaction entre le système nociceptif et la plasticité motrice est assez limitée. Dans ce mémoire, l’effet d’un épisode de douleur passé sur la capacité d’apprentissage d’une tâche motrice a été évalué, chez le rat intact. Pour ce faire, nous avons élaboré une tâche dans laquelle les rats devaient apprendre à se déplacer d’un côté à l’autre d’un couloir sur des barres métalliques dont l’espacement pouvait être modifié. L’injection de substances inflammatoires à différentes durées d’action a permis d’identifier l’impact d’un épisode de douleur récent sur la capacité d’apprentissage d’une tâche motrice. Nos résultats montrent que, tout comme chez l’animal ayant une lésion de la moelle épinière, la douleur peut interférer avec l’apprentissage d’une tâche motrice même lorsque le système nerveux est intact. De plus, il semble que les déficits d'apprentissage moteur puissent également être influencés par la durée de l'épisode douloureuse antérieure. / Pain and motor learning are two important elements in rehabilitation context. Despite being mostly studied independently, important interactions exist between them in the context of spinal cord injury. Indeed, many studies show that rehabilitation exercises could reduce the development of pathological pain. On the other hand, it seems that the nociceptive activity could alter motor system plasticity. Recent studies have also shown that pain can interfere with motor plasticity, even when the acute pain signals have dissipated. However, these observations have mostly been made in animals following a spinal cord injury. As a result, this interaction between the nociceptive system and motor plasticity is poorly understood. In this master’s thesis, the effect of a prior pain episode on the motor learning ability was evaluated in neurologically intact rats. To do this, we trained rodents to walk on a custommade horizontal ladder. After initial training, the rats underwent a week-long rest, during which they were randomly assigned to a control group, or one out of two pain conditions. Nociceptive stimuli were then used to identify the impact of a prior pain episode on the motor learning ability. Our results show that pain can interfere with motor learning even in neurologically intact animals. Motor learning deficits also appear to be influenced by the duration of the previous pain episode. Taken together, these results suggest that previous pain episodes may negatively influence motor learning, and that the amplitude and duration of the learning disability is proportional to the duration of the prior pain episode.

La neuroinflammation est présente dans la vaste majorité des maladies neurologiques et est soupçonnée de contribuer de façon importante à un éventail de pathologies causées, entre autres, par une dégénérescence neuronale. Que les événements neuroinflammatoires surviennent en période développementale ou au sein du cerveau mature, plusieurs composantes de la réponse inflammatoire sont susceptibles de participer à la dégénérescence neuronale, lesquelles varient selon le contexte pathologique. Cette thèse porte sur l'identification de nouveaux acteurs potentiels contribuant aux dommages neuronaux dans différents contextes, en plus de porter une attention sur le rôle de ces acteurs en conditions physiologiques. En premier lieu, il est question de la contribution des voies dépendantes du myeloid differentiation primary response gene 88 (MyD88) - une protéine adaptative cruciale à la signalisation de la majorité des récepteurs toll-like et aux interleukines-1 et -18 - à la dégénérescence des neurones dopaminergiques des systèmes nerveux centraux et entériques. Les résultats de ces études démontrent une contribution importante de ces voies à la dégénérescence des neurones dopaminergiques du plexus myentérique, par opposition à une absence d'implication de ces mêmes voies au niveau du cerveau. De plus, nous rapportons une participation potentielle des voies dépendantes de MyD88 aux fonctions cognitives et motrices. En second lieu, la contribution de la réponse neuroinflammatoire a été examinée dans un contexte de dégénérescence neuronale induite par une lésion excitotoxique durant une période critique du développement cérébral. Les résultats de cette étude démontrent que le blocage de la neuroinflammation prévient l'apparition de signes pathologiques tels la mort neuronale ainsi que les déficits comportementaux. Cette étude identifie également une nouvelle cible thérapeutique anti-inflammatoire potentielle, soit le récepteur métabotropique du glutamate de type 5 (mGluR5) exprimé sur la microglie activée. Dans son ensemble, cette thèse présente des évidences du rôle critique de la réponse inflammatoire à la dégénérescence neuronale dans deux contextes expérimentaux pathologiques différents, en plus de mettre en évidence le potentiel des voies dépendantes de MyD88 et le mGluR5 dans le développement de stratégies thérapeutiques pour des maladies telles que le Parkinson et la schizophrénie.

L’interaction entre les cellules souches neuronales et les cellules du système immunitaire lors d’une condition pathologique n’est pas bien caractérisée. D’ailleurs, la communauté scientifique s’interroge sur l’implication des cellules du système immunitaire inné sur la régénérescence du système nerveux central à la suite d’un accident aigu ou d’une maladie neurodégénérative. L’objectif de cette thèse est d’investiguer l’implication d’un récepteur de type Toll, plus précisément le récepteur TLR2, sur la modulation de la neurogenèse lors d’un accident aigu et dans le cadre d’une maladie neurodégénérative. Les récepteurs de type Toll font partie du groupe de récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires (PRR), activés à la suite d’une infection ou d’une blessure. D’ailleurs après une ischémie cérébrale, on peut observer par bioimagerie in-vivo une forte induction du récepteur TLR2. L’expression du récepteur de type TLR2 dans les neurones est principalement associée à deux régions : la région sous-ventriculaire du cerveau antérieur (SVZ) et la région sous-granulaire de l’hippocampe (SGZ). Nestin, une protéine impliquée dans la formation des filaments intermédiaires, est aussi fortement exprimée dans cette région par les cellules souches neuronales. C’est pourquoi nestin est utilisé comme marqueur de neurogenèse. Pour le premier chapitre de ma thèse, nous avons généré un nouveau modèle murin afin d’étudier la neurogenèse avec l’imagerie par bioluminescence. En effet, la souris Nestin-luc/GFP s’avère un excellent modèle qui permet de suivre l’expression de nestin dans les cellules progénitrices neuronales (NPCs) après une ischémie cérébrale en temps réelle. Une forte expression de nestin fut observée par imagerie à 1, 3 et 7 jours suivant l’ischémie cérébrale. Pour le deuxième chapitre de ma thèse, nous avons estimé la population des cellules progénitrices neuronales chez les souris TLR2 KO à la suite d’une ischémie cérébrale. Chez ces souris, nous avons pu observer par immunofluorescence une baisse significative du nombre de cellules progénitrices neuronales dans la région du SVZ et du SGZ. Ceci suggère que la présence du récepteur TLR2 est nécessaire afin de maintenir la survie des NPCs suite à une ischémie cérébrale. Pour le troisième chapitre de ma thèse, nous avons caractérisé un modèle murin de démence fronto-temporale (FTLD), la souris TDP-43A315T. Afin de mieux comprendre le rôle du récepteur TLR2 lors de la neurodégénérescence nous avons croisé la souris TLR2-luc/GFP à la souris TDP-43A315T. Dans ce modèle murin de FTLD, les symptômes cognitifs apparaissent vers l’âge de 7 à 8 mois et sont associés à une forte activation du récepteur TLR2. De plus, toujours grâce à l’imagerie in-vivo effectuée durant les 36 premiers mois de leur vie, on a pu observer des niveaux supérieurs d’activation du récepteur TLR2 durant la phase pré-symptomatique de la maladie comparée à la phase post-symptomatique. Par la suite, à l’aide de marqueurs de neurogenèse (Nestin, DCX et Ki-67) un nombre de NPCs plus élevé fut observé par immunofluorescence chez les souris plus jeunes ce qui suggère une corrélation entre le niveau d’activation du récepteur TLR2 et la neurogenèse. En se basant sur ces évidences, je peux conclure que ma thèse a démontré l’importance de la voie signalétique du récepteur TLR2 après un accident cérébrale aigu et lors de troubles neurodégénératifs. / Interaction between neural progenitors and immune cells under pathological conditions is not well understood. Still now researchers debate role of innate immune cells in the regeneration of central nervous system following acute injury and neurodegeneration. Our aim is to investigate the role of Toll-like receptors in the modulation of neurogenesis followed by acute and chronic neurodegeneration. Nestin, an intermediate filament protein, is expressed by neural stem and progenitor cells. Nestin is considered as a potential marker for neurogenesis. The two neurogenic niches of the brain, sub ventricular zone (SVZ) and sub granular zone (SGZ) produce neural stem cells throught the life. We have characterized transgenic mice to study neurogenesis by in vivo bioluminescence imaging. Our mouse model Nestin-luc/GFP mouse is an excellent tool to track the neural progenitors expression after stroke. In vivo bioluminescence imaging revealed that robust expression of nestin signal at 1 day, 3 days and 7 days following stroke. Toll like receptors are the member of pattern recognition receptors, they activated upon infection and injury. In recent years, expression of toll like receptors in neuronal cells is well established in the two neurogenic regions of the brain. Activation of TLR-2 signal has been observed previously by in vivo imaging followed by stroke. Stroke induced neurogenesis is well characterised in these two neurogenic regions. Secondly, we have studied the role of TLRs in the modulation of neurogenesis followed by ischemia. In the TLR2KO transgenic mice, following cerebral ischemia, neural progenitors population were declined in both neurogenic regions compared to the wild type mice indicating TLR2 is necessary for the survival of neural progenitors in the ischemic brain. TDP-43A315T is a transgenic mouse is valid mouse model of Fronto temporal dementia. The onset of symptom will start at the age of 7-8 months. In this mouse, we have seen the higher expression of TLR2 in comparison to the wild type mice. Regarding the pivotal role of TLR2 signalling in neurodegeneration, we have studied their impact on neurogenesis in the FTLD mouse model. In TLR-2 GFP/luc X TDP- 43A315T mice mouse model, TLR-2 expression was studied by in vivo imaging from 3months to 36 months. Longitudinal in vivo imaging showed an elevation of TLR2 signal in the pre-symptomatic phase of disease when compared to the post symptomatic transgenic mice. Next we have done an immunofluorescence analysis to estimate the NPGs population in the young and old mice. Up regulation of neurogenesis markers such as nestin, DCX and Ki-67 were observed in the young transgenic mice compared to the old mice which suggesting that TLR2 mediates the modulation of neurogenesis. In this thesis work first, we have developed a mouse model to study neurogenesis by in vivo imaging. Secondly we have showed the importance of TLR2 in the regulation of neurogenesis after ischemia induction. Finally, mediation of TLR2 in the neurodegeneration and neurogenesis was observed. Our results showed the importance of TLR2 signalling in the brain following acute and chronic neurodegenerative conditions.

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