Le diabète de type 2 (DT2) est une maladie chronique dont la prévalence mondiale a augmenté de manière dramatique au cours des dernières décennies. Cette augmentation alarmante est étroitement corrélée avec l'augmentation de la prévalence de l'obésité et des maladies cardiovasculaires. Le DT2 est une maladie caractérisée par une l'altération de l'homéostasie du glucose, notamment par une augmentation de la production hépatique de glucose. Des études récentes indiquent que le système nerveux sympathique (SNS) participe au contrôle du métabolisme hépatique, et que son fonctionnement est altéré en contexte pathologique. En effet, on observe un état d'hyperactivité du SNS au niveau hépatique dans un modèle murin de maladie hépatique stéatosique associée à un dysfonctionnement métabolique (MASLD) induite par la diète. De plus, la distribution des fibres nerveuses dans le foie est altérée dans des contextes pathologiques associés à des désordres métaboliques. Ceci nous a amené à suggérer que le DT2 est une maladie du système nerveux autonome, résultant notamment d'altérations dans la communication SNS-foie. Bien que les adrénocepteurs de type alpha-1 aient été suggérés pour jouer un rôle dans l'homéostasie glucidique du foie, les sous-types spécifiques impliqués sont inconnus, principalement en raison des limites des outils pharmacologiques. Les évidences actuelles suggèrent que le SNS régule le métabolisme hépatique via l'activation du récepteur adrénergique alpha-1b (ADRA1B). Afin d'étudier le rôle d'ADRA1B dans le métabolisme hépatique, nous avons développé un modèle murin permettant la délétion d'ADRA1B spécifiquement dans le foie. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont révélé que la suppression sélective d 'Adra1b dans le foie de souris a un impact métabolique limité en condition physiologique. Cependant, en contexte obésogène, la perte d'ADRA1B dans les hépatocytes a aggravé l'obésité induite par l'alimentation, la résistance à l'insuline et l'intolérance au glucose chez les souris femelles, mais pas chez les souris mâles. Chez les femelles obèses, cela s'est accompagné d'une capacité gluconéogénique hépatique réduite et d'une reprogrammation du tissu adipeux gonadique associé à une hyperleptinémie. Nos données mettent en évidence les mécanismes dépendants du sexe par lesquels le SNS régule l 'homéostasie énergétique et glucidique via l'ADRA1B hépatique. De fait, nos travaux dévoilent la première caractérisation de l'impact sur le métabolisme hépatique de la délétion d'Adra1b spécifiquement dans le foie chez des souris mâles et femelles. L'ensemble de nos résultats confirment le rôle d'ADRA1B dans le métabolisme hépatique. / Type 2 diabetes (T2D) is a chronic disease whose global prevalence has dramatically increased over the past few decades. This alarming rise is closely correlated with the increasing prevalence of obesity and cardiovascular diseases. T2D is characterized by impaired glucose homeostasis, particularly through increased hepatic glucose production. Recent studies indicate that the sympathetic nervous system (SNS) plays a role in the regulation of hepatic metabolism, and that its functioning is altered in pathological contexts. Indeed, a state of hyperactivity of the SNS is observed at the hepatic level in a murine model of diet-induced metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD). Furthermore, the distribution of nerve fibers in the liver is also altered in pathological contexts associated with metabolic disorders. This has led us to suggest that T2D is a disease of the autonomic nervous system, resulting in particular from alterations in SNS-liver communication. Although hepatic alpha-1 adrenergic receptors have been suggested to play a role in glucose homeostasis, the specific subtypes involved remain unknown, mainly due to the limitations of pharmacological tools. Current evidence suggests that the SNS regulates hepatic metabolism via the activation of the alpha-1b adrenergic receptor (ADRA1B). To study the role of ADRA1B in hepatic metabolism, we developed a murine model allowing for the deletion of Adra1b specifically in the liver. The work conducted in this thesis revealed that the selective deletion of Adra1b in the liver of mice has a limited metabolic impact under physiological conditions. However, in an obesogenic context, the loss of Adra1b in hepatocytes exacerbated diet-induced obesity, insulin resistance, and glucose intolerance in female, but not in male, mice. In obese females, this was accompanied by reduced hepatic gluconeogenic capacity and reprogramming of gonadal adipose tissue with hyperleptinemia. Our data highlight sex-dependent mechanisms by which the SNS regulates energy and glucose homeostasis via hepatic ADRA1B. Thus, our work unveils the first characterization of the impact on hepatic metabolism of Adra1b deletion specifically in the liver of male and female mice. Overall, our results confirm the role of ADRA1B in hepatic metabolism.

Ce travail avait pour but de déterminer, chez le rat vigil, le rôle de l'innervation sympathique dans le contrôle de l'hémodynamique cérébrale 1/ au cours d'une période d'activité normale d'environ 4 heures, et 2/ lors d'une augmentation aiguë de la pression artérielle (PA) induite par un stress émotionnel (jet d'air). Les débits sanguins dans les artères carotides internes (DSCa) ont été mesurés grâce à des sondes Doppler chroniquement implantées, chez des rats intacts ou ayant subi l'exérèse unilatérale du ganglion cervical supérieur. Le stress induit une élévation brusque et importante de la PA qui s'accompagne d'une hyperémie et d'une vasodilatation beaucoup plus marquées du côté dénervé que du côté innervé. Dans les conditions de base, l'analyse spectrale révèle une augmentation de la variabilité du DSCa du côté dénervé. La cohérence entre les deux DSCa, qui fournit un index de corrélation linéaire dans le domaine fréquentiel, a été calculée avant (cohérence ordinaire) et après élimination mathématique de l'influence de la PA (cohérence partielle). Les cohérences ordinaire et partielle sont diminuées par la sympathectomie unilatérale dans une bande de fréquences comprises entre 0,01 et 0,1 Hz. Ceci suggère un rôle modulateur important de l'innervation sympathique vis-à-vis de ces fluctuations lentes des DSCa. Ces résultats montrent que chez le rat vigil, l'innervation sympathique exerce un rôle protecteur de la circulation cérébrale face aux augmentations de PA au cours du stress émotionnel. Par ailleurs, cette innervation module des fluctuations spontanées lentes du débit sanguin cérébral qui ne sont pas directement reliées aux fluctuations de la PA.

Le gène ALK code pour un récepteur à activité tyrosine kinase exprimé principalement dans le système nerveux central et périphérique au cours du développement chez le mammifère. Ces informations font suspecter un rôle développemental du récepteur ALK bien que ses fonctions précises ne sont pas connues. De la même manière, ses ligands et les voies de signalisation qui lui sont associés demeurent mal caractérisés. En 2008, des mutations ponctuelles du gène ALK ont été identifiées dans des formes sporadiques et familiales de neuroblastome. Deux hotspots de mutation sont situés dans le domaine tyrosine kinase. Ces travaux de thèse ont permis d’étudier l’implication du gène ALK dans l’oncogenèse du neuroblastome sous des aspects cellulaires, génomiques et fonctionnels. L’étude de la régulation de l’activation et de l’adressage de la protéine ALK a révélé qu’à la différence des récepteurs sauvages, l’activation constitutive conduit à une rétention intracellulaire associée à une maturation incomplète des récepteurs mutés. Par ailleurs, la caractérisation complète du locus ALK dans le neuroblastome a mis en évidence une fréquence élevée de réarrangements chromosomiques. Ce travail a notamment identifié un réarrangement chromosomique conduisant à l’expression d’un variant du récepteur ALK tronqué pour une partie du domaine extracellulaire. Ce variant, associé à l’agressivité tumorale, est activé de façon constitutive et présente des propriétés oncogéniques. Enfin, l’analyse de souris knock-in exprimant les mutations AlkF1178L et AlkR1279Q a révélé un rôle majeur du gène Alk dans le développement du système nerveux sympathique. En effet, ces souris présentent une hyperplasie des ganglions sympathiques mise en place chez l’embryon et associée à une augmentation de la prolifération cellulaire à la naissance. Ce travail a aussi mis en évidence la coopération oncogénique in vivo entre les mutations du gène Alk et la surexpression du gène MYCN dans le neuroblastome. Les tumeurs générées chez les souris partageant ces deux altérations se développent après une courte période de latence et avec une pénétrance complète. L’analyse des tumeurs a mis en évidence des propriétés conférées aux tumeurs par les mutations du gène Alk. En effet, ces tumeurs expriment des marqueurs cholinergiques et montrent des signes de différenciation. Ces animaux permettent de mieux comprendre le rôle du gène ALK dans l’oncogenèse du neuroblastome et constituent de bons modèles d’étude préclinique des neuroblastomes dépendants de ALK. / The ALK protein is a receptor tyrosine kinase mainly expressed in the central and peripheral nervous system during the development in mammals. These informations suggest that the ALK receptor might have a developmental role even though its functions remain unknown. Ligands and signaling pathways associated to this receptor are also poorly characterized. In 2008, point mutations of the ALK gene have been identified in sporadic and familial cases of neuroblastoma with two main hotspots of mutation in the kinase domain. This thesis project allowed to study the involvement of the ALK gene in neuroblastoma oncogenesis under cellular, genomic and functional aspects.The study of ALK protein activation and subcellular localization revealed that the constitutive activation of the kinase domain lead to an intracellular retention and to a lack of glycosylation. The genomic characterization of the ALK locus pointed out the high frequency of chromosomal rearrangements in neuroblastoma cell lines. This work notably identified the expression of a chromosomal rearrangement leading to a truncated protein variant of ALK lacking a part of the extracellular domain. This variant, associated with the tumoral aggressiveness, is constitutively activated and harbor oncogenic properties. Finally, the analysis of the knock-in mice expressing the two AlkF1178L and AlkR1279Q mutations demonstrated that the ALK gene has a key role in the regulation of the developing sympathetic nervous system. Indeed, these mice have an hyperplasia of sympathetic ganglia set up during embryogenesis and associated with an increased neuroblast proliferation at birth. This work also described the oncogenic cooperation between ALK mutations and MYCN overexpression in neuroblastoma. Tumors, generated in mice sharing those two alterations, arise with a full penetrance and a short latency. Histological and transcriptomic analysis of tumors identified specific properties provided by ALK mutations. Indeed, these tumors express cholinergic markers and harbor signs of differentiation. Those animals allow to better understand the role of the ALK gene in neuroblastoma oncogenesis and constitute good preclinical models for ALK dependant neuroblastoma.

Chez le rat, un index spontané de mesure de la sensibilité du contrôle baroréflexe de l'activité nerveuse sympathique (ANS) a été développé, validé et appliqué. Il est fondé sur le calcul du gain de la fonction de transfert entre la pression artérielle et l'ANS, à la fréquence cardiaque.<br /><br />L'entraînement cardiaque, chez l'animal anesthésié, révèle que ce gain n'est pas influencé par les variations du rythme cardiaque. En mesurant l'ANS rénale chez des rats vigils ayant des barorécepteurs intacts ou partiellement dénervés, il est montré que cet index est positivement corrélé à la sensibilité baroréflexe mesurée par méthode pharmacologique. L'intérêt fonctionnel de cet index est confirmé par l'existence d'une relation inverse avec la variabilité tensionnelle. Chez des rats intacts, l'application aiguë d'un stress émotionnel par jet d'air sensibilise le contrôle baroréflexe de l'ANS rénale, et ceci quelle que soit la méthode d'évaluation utilisée.<br /><br />Cet index, calculé sur des périodes successives d'une minute, chez des rats éveillés, révèle que la sensibilité du contrôle baroréflexe de l'ANS rénale fluctue spontanément au cours du temps. Le calcul de cet index au moyen des ANSs rénale et lombaire, enregistrées simultanément chez des rats vigils, suggère une régulation baroréflexe homogène des ANS régionales.

Le gène ALK code pour un récepteur à activité tyrosine kinase exprimé principalement dans le système nerveux central et périphérique au cours du développement chez le mammifère. Ces informations font suspecter un rôle développemental du récepteur ALK bien que ses fonctions précises ne sont pas connues. De la même manière, ses ligands et les voies de signalisation qui lui sont associés demeurent mal caractérisés. En 2008, des mutations ponctuelles du gène ALK ont été identifiées dans des formes sporadiques et familiales de neuroblastome. Deux hotspots de mutation sont situés dans le domaine tyrosine kinase. Ces travaux de thèse ont permis d'étudier l'implication du gène ALK dans l'oncogenèse du neuroblastome sous des aspects cellulaires, génomiques et fonctionnels. L'étude de la régulation de l'activation et de l'adressage de la protéine ALK a révélé qu'à la différence des récepteurs sauvages, l'activation constitutive conduit à une rétention intracellulaire associée à une maturation incomplète des récepteurs mutés. Par ailleurs, la caractérisation complète du locus ALK dans le neuroblastome a mis en évidence une fréquence élevée de réarrangements chromosomiques. Ce travail a notamment identifié un réarrangement chromosomique conduisant à l'expression d'un variant du récepteur ALK tronqué pour une partie du domaine extracellulaire. Ce variant, associé à l'agressivité tumorale, est activé de façon constitutive et présente des propriétés oncogéniques. Enfin, l'analyse de souris knock-in exprimant les mutations AlkF1178L et AlkR1279Q a révélé un rôle majeur du gène Alk dans le développement du système nerveux sympathique. En effet, ces souris présentent une hyperplasie des ganglions sympathiques mise en place chez l'embryon et associée à une augmentation de la prolifération cellulaire à la naissance. Ce travail a aussi mis en évidence la coopération oncogénique in vivo entre les mutations du gène Alk et la surexpression du gène MYCN dans le neuroblastome. Les tumeurs générées chez les souris partageant ces deux altérations se développent après une courte période de latence et avec une pénétrance complète. L'analyse des tumeurs a mis en évidence des propriétés conférées aux tumeurs par les mutations du gène Alk. En effet, ces tumeurs expriment des marqueurs cholinergiques et montrent des signes de différenciation. Ces animaux permettent de mieux comprendre le rôle du gène ALK dans l'oncogenèse du neuroblastome et constituent de bons modèles d'étude préclinique des neuroblastomes dépendants de ALK.

Les facteurs de risque cardiovasculaires et métaboliques qui caractérisent le syndrome métabolique (SM), y compris l'hypertension, l'obésité et l'intolérance au glucose, sont accompagnés d'hyperactivité sympathique. Dans cette étude, nous avons étudié les effets d'un traitement antihypertenseur chronique utilisant des médicaments d’action centrale sur les paramètres métaboliques et microvasculaires chez les rats soumis à un régime riche en gras et en sel. Pour cela, cinquante rats Wistar ont reçu un régime normal ou riche en gras pendant 20 semaines. Le groupe HFD a reçu clonidine par voie orale, rilmenidine, LNP 599 ou véhicule. La microcirculation fonctionnelle a été évaluée par vidéomicroscopie intravitale. La microcirculation structurale a été étudiée par analyse histochimique. Nous avons conclu que la modulation de l'activité sympathique corrige la raréfaction capillaire dans le muscle squelettique et le ventricule gauche dans un modèle expérimental de SM chez le rat. / Cardiovascular and metabolic risk factors that characterize the metabolic syndrome (MS), including high blood pressure, obesity and glucose intolerance, are accompanied by sympathetic hyperactivity. In this study, we investigated the effects of a chronic oral antihypertensive treatment using centrally-acting sympatho-inhibitory drugs on the metabolic and microvascular parameters in rats under long-term high-fat diet with salt supplementation. For that, fifty male adult Wistar rats were maintained under normal or high-fat diet during 20 weeks. The HFD group received oral clonidine, rilmenidine, LNP 599 or vehicle. Functional microcirculation was evaluated by intravital videomicroscopy and the structural was studied using histochemical analysis. We concluded that the modulation of sympathetic activity reverses the capillary rarefaction in the skeletal muscle and left ventricle in an experimental model of MS in rats.

Le syndrome métabolique (SMet) est caractérisé par la conjonction de troubles cardiovasculaires et métaboliques. Une hyperactivité du système nerveux sympathique pourrait être impliquée dans le développement du SMet. Les récepteurs I1 des imidazolines (RI1) identifiés par notre équipe ont une action sympatho-inhibitrice et représentent donc une cible de choix pour le développement de nouveaux médicaments. Dans notre laboratoire, des études de pharmaco-chimie ont permis de synthétiser une série d’aminopyrrolines sélectives des RI1. Des études préliminaires nous ont permis de sélectionner un chef de file, le LNP599, qui diminue la pression artérielle et induit des effets métaboliques bénéfiques. Des effets périphériques additionnels liés à l’adiponectine ont également été remarqués. Le premier objectif de ma thèse a consisté au développement d’un modèle original de SMet chez le ouistiti pour y tester l’intérêt thérapeutique du LNP599. Le second objectif fut d’étudier les effets périphériques potentiels des ligands RI1. Ces études ont été menées chez le rat âgé, un modèle d’insulino-résistance modérée, et sur les cellules hépatocytaires HepG2. / Metabolic syndrome (MetS) can be defined as a combination of cardiovascular and metabolic disorders. Sympathetic nervous system overactivity may be involved in the development of MetS. I1 imidazoline receptors (I1R), identified by our team, have a sympatho-inhibitory action and therefore, represent a target for developing new drugs. In our laboratory, pharmaco-chemical studies led to the synthesis of I1R selectives aminopyrrolines. Preliminary studies allowed us to select a leader, the LNP599, which lowers blood pressure and induces beneficial metabolic effects. Additional peripheral effects related to adiponectin were also noted. The first aim of my thesis consisted in the development of an original model of MetS in marmoset in order to test the therapeutic benefit of LNP599. The second objective was to study the potential effects of peripheral I1R ligands. These studies were conducted in elderly rats, a model of moderate insulin resistance, and in the HepG2 cells.

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

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

Ce travail avait pour but de déterminer, chez le rat vigil, le rôle de l’innervation sympathique dans le contrôle de l’hémodynamique cérébrale 1/ au cours d’une période d’activité normale d’environ 4 heures, et 2/ lors d’une augmentation aiguë de la pression artérielle (PA) induite par un stress émotionnel (jet d’air). Les débits sanguins dans les artères carotides internes (DSCa) ont été mesurés grâce à des sondes Doppler chroniquement implantées, chez des rats intacts ou ayant subi l’exérèse unilatérale du ganglion cervical supérieur. Le stress induit une élévation brusque et importante de la PA qui s’accompagne d’une hyperémie et d’une vasodilatation beaucoup plus marquées du côté dénervé que du côté innervé. Dans les conditions de base, l’analyse spectrale révèle une augmentation de la variabilité du DSCa du côté dénervé. La cohérence entre les deux DSCa, qui fournit un index de corrélation linéaire dans le domaine fréquentiel, a été calculée avant (cohérence ordinaire) et après élimination mathématique de l’influence de la PA (cohérence partielle). Les cohérences ordinaire et partielle sont diminuées par la sympathectomie unilatérale dans une bande de fréquences comprises entre 0,01 et 0,1 Hz. Ceci suggère un rôle modulateur important de l’innervation sympathique vis-à-vis de ces fluctuations lentes des DSCa. Ces résultats montrent que chez le rat vigil, l’innervation sympathique exerce un rôle protecteur de la circulation cérébrale face aux augmentations de PA au cours du stress émotionnel. Par ailleurs, cette innervation module des fluctuations spontanées lentes du débit sanguin cérébral qui ne sont pas directement reliées aux fluctuations de la PA. / The goal of the present work was to determine, in conscious rats, the role of the sympathetic innervation in the control of cerebral hemodynamics 1/ during a baseline period lasting ~4 h, and 2/ during an acute increase in blood pressure (BP) evoked by an emotional stressor (jet of air). Blood flows in internal carotid arteries (CaBF) were recorded with Doppler flow probes chronically implanted in intact rats and in rats that underwent unilateral excision of the superior cervical ganglion. Stress induced a large and brisk increase in BP which was accompanied by hyperemia and vasodilatation that were much stronger on the denervated than on the intact side. Spectral analysis demonstrated an overall enhancement of CaBF variability on the denervated side. Coherence between the two CaBFs, which provides an index of linear correlation in the frequency domain, was computed before (ordinary coherence) and after (partial coherence) mathematically eliminating the influence of BP. Both ordinary and partial coherences were lowered by unilateral sympathectomy in the 0.01-0.1 Hz frequency range, which suggests an important modulatory role for sympathetic innervation with respect to these slow CaBF fluctuations. These results indicate that in the conscious rat, sympathetic innervation plays a protective role of the cerebral circulation in the face of stress-induced increases in BP. On the other hand, this innervation modulates slow, spontaneous fluctuations of cerebral blood flow which are not directly related to BP fluctuations.