La fibrillation auriculaire peut, entre autre, apparaître suite à une chirurgie cardiaque telle un pontage coronarien ou encore être de type familial. Il est connu depuis longtemps que cette maladie est multigénique, mais ses bases génétiques sont encore mal comprises. La fibrillation auriculaire est caractérisée par une activité électrique anarchique et à haute fréquence entraînant un remodelage de l'oreillette. L'étude présentée dans cette thèse avait pour but de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans le développement de cette pathologie. Étant donné que le canal potassique hKvl.5 (codé par le gène hKvl.5) produit un courant principal de la repolarisation de l'oreillette humaine (Ifcur), nous avons amplifié et séquence le gène hKvl.5 de 96 Canadiens-Français afin de déterminer si des mutations ou polymorphismes dans ce gène pourraient être à l'origine de la fibrillation auriculaire. Nous avons retrouvé, au niveau de la séquence peptidique, les polymorphismes R87Q, A251T et P307S à l'état hétérozygote chez certains patients. Ces derniers sont situés respectivement dans l'extrémité NFb-terminale, le segment transmembranaire SI et la première boucle extra-cellulaire du canal. Les polymorphismes ont été reproduits par mutagenèse dirigée, exprimés dans une lignée de cellules CHO et caractérisés sur le plan électrophysiologique par la technique de patch-clamp. Le polymorphisme A251T n'entrave pas les fonctions du canal hKvl.5, mais R87Q et P307S diminuent la densité du courant et l'amplitude de l'inactivation. R87Q accélère également la vitesse d'ouverture du canal. La co-expression de ces polymorphismes avec le canal sauvage, qui a été effectuée dans le but de reproduire leur caractère hétérozygote, a démontré que R87Q a un effet plutôt dominant contrairement à P307S. Afin de déterminer si les polymorphismes identifiés interfèrent avec la liaison du canal aux sous-unités p, chacun d'eux a été exprimé dans des cellules HEK293; ces dernières n'expriment pas de sous-unité P, contrairement aux cellules CHO qui expriment Kvp2.1. Les caractéristiques électrophysiologiques observées dans les cellules CHO pour R87Q et P307S n'ont pas été reproduites dans les cellules HEK293, suggérant que ces polymorphismes modulent la liaison à la sous-unité p et que les effets observés dans les cellules CHO pourraient également s'exprimer dans le myocarde. Comme les polymorphismes R87Q et P307S tendent à augmenter la vitesse de la repolarisation de l'oreillette, nous avons tenté de savoir s'ils pourraient être impliqués dans le développement de la fibrillation auriculaire. Nous avons recherché leur présence parmi une population de 135 patients ayant eu un pontage coronarien et desquels 46 ont fait de la fibrillation auriculaire post-opératoire. Bien qu'aucun d'eux n'ait pu être relié de façon significative à cette pathologie, nous avons observé une plus forte prévalence des polymorphismes R87Q et P307S chez les patients qui ont fait de la fibrillation auriculaire post-opératoire (fréquences alléliques respectives de 1,09 et 3,26% comparativement à 0 et 0,56% chez les patients demeurés en rythme sinusal). La présence des trois polymorphismes que nous avons identifiés et caractérisés lors de la présente étude a aussi été recherchée chez des patients atteints de fibrillation auriculaire familiale parmi quatre familles Canadiennes-Françaises. Cependant, seul A251T a été retrouvé chez une mère de famille présentant de la fibrillation auriculaire et chez sa fille non atteinte. Comme ce polymorphisme ne modifie pas les propriétés électrophysiologiques de hKvl.5, nos résultats démontrent que, du moins pour les quatre familles étudiées, des gènes autres que hKvl.5 seraient en cause dans le développement de la maladie, qui est d'ailleurs multigénique. Compte tenu de leurs effets sur les fonctions du canal hKvl.5, nos travaux démontrent que les polymorphismes R87Q et P307S pourraient être impliqués, en combinaison avec d'autres facteurs tel le stress oxydatif causé par un pontage coronarien, dans le développement de la fibrillation auriculaire.

Dans le domaine du neurométabolisme, un modèle indique que la leptine excite directement les neurones pro-opiomélanocortine (POMC) dans le noyau arqué de l'hypothalamus (ARC) pour stimuler l'appétit. Cependant, cette notion a été récemment remise en question suivant, entre autres, des évidences que les neurones POMC sont très hétérogènes. De plus, certains neurones POMC existent dans l'aire rétrochiasmatique (RCA) et la réponse des neurones POMC à la leptine chez les femelles reste incertaine. Par conséquent, il est nécessaire de mieux définir les effets de la leptine sur les neurones POMC de l'ARC et du RCA chez les mâles et les femelles. Dans cette thèse, nous avons cherché à étudier les effets de la leptine sur les propriétés électrophysiologiques des neurones POMC dans l'ARC (POMC$^\mathsf{ARC}$) et le RCA (POMC$^\mathsf{RCA}$) de souris mâles et femelles. Nous avons utilisé l'électrophysiologie de type patch-clamp sur cellules entières pour enregistrer l'activité électrique des neurones POMC$^\mathsf{ARC}$ et POMC$^\mathsf{RCA}$ à même des tranches de cerveau de souris POMC-CreERt2::tdTomato qui expriment la protéine fluorescente Tdtomato dans les neurones POMC adultes exclusivement. Nous avons également étudié si le cycle œstral affecte la réponse des neurones POMC à la leptine chez des souris femelles. L'application de leptine a induit des effets excitateurs et inhibiteurs sur des sous-populations de neurones POMC chez les mâles et les femelles. Il est intéressant de noter que la réponse des neurones POMC$^\mathsf{ARC}$ et POMC$^\mathsf{RCA}$ à la leptine était similaire. De plus, bien que la majorité des neurones POMC provenant de souris femelles ne répondaient pas à la leptine, les réponses des neurones POMC à la leptine entre les mâles et les femelles n'étaient pas statistiquement différentes. Il n'y avait aucune différence dans le pourcentage de neurones POMC à travers les différentes étapes du cycle œstral. Nos résultats révèlent une diversité sous-estimée dans la réponse des neurones POMC à la leptine qui semble exister de manière similaire entre les mâles et les femelles. L'analyse des diverses réponses des neurones POMC à la leptine pourrait être essentielle pour comprendre le rôle de cette population hétérogène dans l'intégration des signaux métaboliques pour réguler l'équilibre énergétique et d'autres fonctions dans des conditions physiologiques et pathologiques, tel que l'obésité. / In the field of neurometabolism, a prevalent model states that leptin directly excites pro-opiomelanocortin (POMC) neurons in the arcuate nucleus of the hypothalamus (ARC) to regulate feeding. However, this notion has been recently challenged by evidence that POMC neurons are greatly heterogeneous. In addition, some POMC neurons exist in the retrochiasmatic area (RCA). Furthermore, the response of female POMC neurons to leptin remains unclear. Therefore, there is a need to better define the effects of leptin on hypothalamic POMC neurons of the ARC and RCA in both males and females. In this thesis, we aimed to study the effects of leptin on the electrical properties of POMC neurons in the ARC (POMC$^\mathsf{ARC}$) and the RCA (POMC$^\mathsf{RCA}$) of male and female mice. We used whole-cell patch clamp electrophysiology to record POMC$^\mathsf{ARC}$ and POMC$^\mathsf{RCA}$ neurons from brain slices of POMC-CreERt2::tdTomato mice which express the fluorescent protein Tdtomato in adult POMC neurons exclusively. We also investigated whether the estrous cycle affects the response of POMC neurons to leptin by analyzing vaginal smears. Bath application of leptin induced excitatory and inhibitory effects on a subset of male and female POMC$^\mathsf{ARC}$ and POMC$^\mathsf{RCA}$ neurons. Interestingly, the responsiveness of POMC$^\mathsf{ARC}$ and POMC$^\mathsf{RCA}$ neurons to leptin was similar. Moreover, although the majority of female POMC neurons were nonresponsive to leptin, the responses of POMC neurons to leptin between males and females were not statistically different. Upon inspection, there were no differences in the percentage of female leptin-responsive POMC neurons across the different stages of the estrous cycle. Our results reveal an underappreciated diversity in the response of POMC neurons to leptin which appear to exist similarly in males and females. Analyzing the diverse responses of POMC neurons to leptin could be key for understanding the role of this heterogeneous population in integrating metabolic signals to regulate energy balance and other functions under physiological and pathological conditions, especially, obesity.

Plusieurs bactéries possèdent des flagelles qui leur permettent de se déplacer dans leur milieu. Ce sont des moteurs rotatifs, imbriqués dans la membrane, qui font tourner des filaments hélicoïdaux à plus de 100 Hz et qui propulsent les bactéries dans leur environnement. La source d'énergie des moteurs flagellaire est le gradient électrochimique de protons de part et d'autre de la membrane dont l'énergie potentielle est convertie en mouvement de rotation. Plusieurs facteurs influencent la rotation des filaments, notamment la concentration de certaines protéines dans le cytoplasme des bactéries. Afin d'étudier plus facilement les caractéristiques du moteur flagellaire, un système in vitro a été développé pour contrôler les conditions de rotation des moteurs flagellaires d'Escherichia coli. Pour ce faire, les bactéries ont été coincées individuellement à l'extrémité d'une micropipette de verre. Une partie de la membrane de la bactérie située à l'intérieur de la micropipette a été perforée en utilisant l'ablation laser femtoseconde. La perméabilisation de la membrane de la bactérie a permis le contrôle externe de la source d'énergie du moteur et le remplacement du contenu cytoplasmique par le liquide à l'intérieur de la micropipette. Avec le contrôle des conditions de rotation du moteur, il a été possible d'observer la relation linéaire entre la vitesse de rotation des moteurs et la différence de potentiel électrique appliquée. La rotation des filaments des bactéries a également été soutenue pendant plus de 30 minutes grâce à un gradient de pH. La diffusion de protéines fluorescentes à l'intérieur des bactéries a permis de confirmer que notre technique pourrait être utiliser pour étudier l'effet de certaines protéines, notamment CheY-P, sur la rotation des moteurs. Enfin, notre technique a également permis des observations préliminaires de la dynamique d'entrée et de sortie des unités génératrices du couple dans les moteurs. Ce nouvel outil pour l'étude du moteur flagellaire devrait permettre d'approfondir notre compréhension du mécanisme de la génération du couple dans le moteur en fournissant des données permettant de mettre des contraintes aux modèles théoriques.

La prolongation de l'intervalle QT par les médicaments est un des effets indésirables les plus redoutés par l'industrie pharmaceutique. Ce retard de repolarisation ventriculaire cardiaque peut être précurseur d'arythmies ventriculaires potentiellement mortelles, particulièrement les torsades de pointes (TdP). Plusieurs médicaments de diverses classes pharmacologiques ont été impliqués dans le déclenchement d'arythmies ventriculaires malignes. Afin d'éviter ces effets indésirables des médicaments, il est essentiel de bien comprendre les mécanismes électrophysiologiques et pharmacologiques en cause. Les effets de la palipéridone, de la galantamine, de la tizanidine, de la rosuvastatine et du bupropion sur les courants potassiques rectifiants retardés (IKT et IKS) ainsi que sur la repolarisation ventriculaire cardiaque, ont été évalués à l'aide de trois modèles expérimentaux; la technique de patch-clamp en configuration cellule entière, la rétroperfusion de Langendorff et la télémétrie cardiaque sans fil. De plus, les effets du bupropion sur le courant sodique ont aussi été évalués à l'aide de la technique de patch-clamp en configuration cellule entière puis les effets sur les jonctions communicantes de cette même molécule ont été caractérisés par la technique de redistribution de fluorescence après photoblanchiment (FRAP). Cette étude démontre que l'inhibition du courant potassique rectifiant retardé par la palipéridone, la galantamine, la tizanidine et la rosuvastatine contribue à la prolongation de la repolarisation cardiaque. Elle met aussi en évidence que le bupropion retarde la conduction de l'impulsion d'une cellule cardiaque à l'autre en réduisant le couplage intercellulaire.