Depuis des années, l’imagerie TEP des récepteurs 5-HT1A a permis une compréhension accrue du rôle physiopathologique de ces récepteurs. Toutefois les radiotraceurs actuels ne permettent pas d’évaluer le couplage entre récepteurs 5-HT1A et protéines G, susceptible d’être altéré au cours de pathologies. Les travaux effectués au cours de cette thèse visent à promouvoir l’utilisation de techniques d’imagerie translationnelles pour explorer le couplage des récepteurs 5-HT1A in vivo. La première partie a consisté à évaluer un agoniste des récepteurs 5-HT1A, le F13640, comme potentiel radiotraceur TEP. L’ensemble des résultats suggère que le [18F]F13640 est spécifique des récepteurs 5-HT1A couplés, avec des propriétés inédites par rapport aux radiotraceurs classiques.La deuxième partie a consisté à évaluer l’intérêt de l’imagerie des récepteurs 5-HT1A couplés. Les variations de densité de récepteurs couplés et totaux ont été comparées en autoradiographie postmortem au cours de la maladie d’Alzheimer. La fixation du [18F]F13640 dans l’hippocampe est diminuée dès les premiers stades, tandis que la fixation du [18F]MPPF n’est réduite qu’aux stades avancés. Ces observations démontrent la complémentarité entre traceurs agonistes et antagonistes des récepteurs 5-HT1A en imagerie TEP.La dernière partie s’est focalisée sur le concept d’agonisme biaisé, impliquant la possibilité de cibler différentes populations de récepteurs 5-HT1A en fonction de leur couplage aux protéines G. Le F13640 a été comparé au F15599 à doses pharmacologiques en imagerie TEP et en IRMf. Chez le rat, ces deux agonistes produisent des réponses hémodynamiques et métaboliques différentes. Chez le chat, ils diffèrent également en termes d’occupation des récepteurs et de réponse hémodynamique conséquente. L’ensemble des données est en faveur d’une stimulation préférentielle des récepteurs postsynaptiques par le F15599 par rapport aux autorécepteurs, contrairement au F13640 / Since the 1990s, PET imaging of 5-HT1A receptors has led to an increased understanding of the pathophysiological role of these receptors. However, the coupling between 5-HT1A receptors and G-proteins, which may be altered during pathologies, cannot be explored using current radiotracers. The work carried out in this thesis aims to promote the use of translational imaging techniques to explore the coupling of 5-HT1A receptors in vivo. In the first part, we evaluated the 5-HT1A receptor agonist F13640 as a PET radiotracer candidate. Taken together, the results suggest that [18F]F13640 binds specifically to coupled 5-HT1A receptors and displays novel properties and distribution pattern compared to classical 5-HT1A radiotracers. The second part was a proof-of-concept study regarding the interest of coupled 5-HT1A receptors imaging. Densities of coupled and total receptors were compared in postmortem autoradiography during Alzheimer’s disease. [18F]F13640 binding in hippocampus was decreased in the early stages, whereas [18F]MPPF binding was reduced in the advanced stages only. These results confirm the complementarity between 5-HT1A receptor agonists and antagonist tracers in PET imaging.In the last part we focused on the concept of biased agonism, which implies the possibility of targeting different populations of 5-HT1A receptors depending on their coupling with G-proteins. F13640 and F15599 were compared at pharmacological doses using PET and fMRI imaging. The two agonists produce different hemodynamic and metabolic responses in rat brain. They also differ in cat brain in terms of receptor occupancy and subsequent hemodynamic responses. Taken together, the results are consistent with a preferential stimulation of postsynaptic receptors over autoreceptors for F15599, in contrast with F13640

Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central. Il est responsable de la majorité des transmissions synaptiques. En revanche, cet acide aminé naturel est aussi impliqué dans de nombreuses neuropathologies notamment en cas de surconcentration au niveau des synapses. Les récepteurs métabotropiques du glutamate, capables de moduler la transmission synaptique, constituent des cibles thérapeutiques prometteuses. Ces récepteurs sont divisés en trois groupes et notre laboratoire s’est focalisé sur ceux du groupe III et particulièrement le sous-type 4 qui présente des caractéristiques intéressantes dans le traitement symptomatique de la douleur et de la maladie de Parkinson. Le manque d’outils pharmacologiques de ce récepteur nous a poussé à synthétiser de nouveaux agonistes orthostériques à partir du composé référence, le LSP4-2022. Cette molécule est issue de nombreuses optimisations chimiques du (S)-PCEP provenant lui d’un screening virtuel. Durant ces trois années de doctorat, nous avons pu peaufiner la relation structure-activité autour du LSP4-2022 en synthétisant des nouveaux analogues fluorés et hétérocycliques. En parallèle, une seconde étude nous a permis d’attribuer la configuration des deux diastéréomères constituants tous les composés testés à ce jour / Glutamate is the major excitatory neurotransmitter in the central nervous system. It is responsible of the majority of synaptic transmissions. In contrast, this natural amino acid is also involved in numerous neuropathologies and particularly in case of glutamate overconcentration in the synapse. Metabotropic glutamate receptors, that can modulate synaptic transmission, thus constitute promising therapeutic targets. These receptors are divided in three groups and our laboratory has been focused in group III and especially subtypes 4 which own interested properties in symptomatic treatment of pain and Parkinson Disease. The lack of pharmacological tools targeting this receptor prompts us to synthesize novel orthosteric agonist from the hit compound LSP4-2022. This molecule was obtained after several chemical optimizations from (S)-PCEP discovered from virtual screening. During my Ph.D., we could refine the structure-activity relationship of LSP4-2022 synthesizing new fluorinated and heterocyclic derivatives. Besides, a second study was carried out to identify the configuration of the two diastereomers which form tested compounds

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

Les travaux de cette thèse s’inscrivent à la frontière des neurosciences et de la physiologie musculaire. Trois études se sont articulées de la préparation et l’exécution motrice. La première étude (A) a relié l'activité cérébrale à l'activité musculaire lors de la préparation motrice. Les résultats ont montré que des régions, telles que le cortex moteur primaire et l’aire motrice supplémentaire sont impliquées dans l'activité du muscle fléchisseur (FDS) alors que d’autres régions, telles que les ganglions de la base, les aires fronto-pariétales et le cervelet, sont impliquées dans l'activité du muscle extenseur (EDC). L’étude (B) a exploré le rôle du réseau cérébro-cérébelleux et du réseau striatal lors de l’exécution d’une tâche cognitive et motivationnelle. Les données ont révélé que la partie antérieure du lobule VI droit était activée par l'exécution motrice tandis que sa partie postérieure était spécifiquement activée par les encouragements verbaux. Les mesures de l’interaction psychophysiologique ont permis de faire immerger une boucle de connectivité fermée et formée par le cortex cérébral, le cervelet et les noyaux rouges. La troisième étude (C) concerne l’effet de la consigne réalisée lors de l’exécution motrice sur les paramètres neuromusculaires de FDS et EDC. Les résultats ont montré que la Force Maximale Volontaire, la Pente Maximale de Montée de Force et l’éléctromyographie associée étaient plus élevées (p < 0.05) avec la consigne accompagnée d’encouragement verbal. / The present work fits on the border of neurosciences and muscular physiology. Three studies explored the brain and muscle activities following motor preparation and execution. The first study (A) linked brain and muscle activity during motor preparation. The results revealed that regions (e.g primary motor cortex and supplementary motor area) are involved in the activity of the flexor muscle (FDS) while other regions (e.g basal ganglia, fronto-parietal areas and cerebellum) are involved in the activity of the extensor muscle (EDC). The study (B) explored the role of cerebro-cerebellar and striatal networks during the execution period of cognitive and motivational task. The data showed that the anterior part of the right lobule VI was activated by the motor task, while its posterior part was specifically activated by verbal encouragement. Measurements of psychophysiological interaction revealed a closed connectivity loop formed by the cerebral cortex, the cerebellum and the red nuclei. The third study (C) concerned the effect of instruction on neuromuscular parameters of FDS and EDC muscles during motor execution. The results showed that the Maximum Voluntary Force, the Maximum Rate of Force Development and the associated electromyographic signal are the highest (p < 0.05) with cognitive, motivational and verbal encouragement condition.

De par sa capacité à détecter les microorganismes et à mettre en place une défense anti-infectieuse rapide, l’immunité innée représente la première ligne de défense de l’hôte. La réponse immunitaire innée est déclenchée par des motifs microbiens moléculaires universels et conservés reconnus par des récepteurs innés parmi lesquels les "Toll-like Receptors" (TLR). L’activation de ces récepteurs induit une inflammation locale et une réponse antimicrobienne adaptée au pathogène. Ces propriétés biologiques ont permis de d’envisager l’utilisation des TLR comme cible thérapeutique antiinfectieuse. Dans ce contexte il a été montré que la flagelline, le composant majeur des flagelles bactériens et le seul agoniste de TLR5 décrit à ce jour, possédait des propriétés anti-infectieuses. Des études chez la souris ont montré que la flagelline induisait une forte production, par des cellules lymphoïdes innées, d’IL-22, une cytokine impliquées dans la protection des muqueuses. Par ailleurs, la forte expression de TLR5 par les cellules épithéliales laisse présager un rôle de ces cellules dans les propriétés anti-infectieuses de la flagelline. Toutefois, les mécanismes moléculaires et cellulaires effecteurs responsables des effets antimicrobiens de l’agoniste de TLR5 restent à définir.Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié les capacités anti-infectieuses de la flagelline dans deux modèles infectieux chez la souris. Nous avons tout d’abord montré que l’administration systémique de flagelline, en prophylaxie c’est-à-dire préalablement au challenge infectieux, permettait de protéger d’une infection intestinale par Yersinia pseudotuberculosis. La protection induite par la flagelline est observable lors d’une infection par la voie muqueuse mais est absente lors d’un challenge infectieux par la voie systémique, démontrant ainsi le caractère muqueux de la protection. L’effet protecteur de la flagelline dans notre modèle est dépendant de l’expression de TLR5 et indépendant de l’IL-22. Cette étude suggère donc un mécanisme original de protection médié par la flagelline, indépendant de l’IL-22.Nous avons également analysé la capacité anti-infectieuse de la flagelline dans un modèle murin d’infection respiratoire à Streptococcus pneumoniae. Nous avons notamment montré que la flagelline pouvait être utilisée en thérapeutique lorsqu’elle était associée à un antibiotique. En effet, l’association d’amoxicilline ou de co-trimoxazole avec la flagelline (voie intranasale) a permis de protéger des souris infectées par une dose létale de S. pneumoniae comparativement à l’antibiotique seul. L’efficacité de cette thérapie est dépendante de l’activation de TLR5 et est associée à une infiltration pulmonaire importante de polynucléaires neutrophiles. Ce traitement combinatoire améliore également la protection dans un modèle de surinfection pneumococcique post-grippale. Ces résultats montrent que la combinaison agoniste de TLR5/antibiotique améliore la réponse anti-infectieuse pulmonaire et permettent d’envisager de nouvelles stratégies antibactériennes dans le cas d’infections où les antibiotiques montrent leurs limites (infections nosocomiales, bactéries multirésistantes…). / With its ability to sense micro-organisms and to induce a rapid defense against infections, innate immunity represents the first line of host’s defense. The innate immune response is triggered by universal and conserved microbial molecular patterns recognized by innate receptors including the Toll-like receptors (TLRs). Activation of these receptors induces local inflammation and antimicrobial response against pathogens. These biological properties have allowed considering the use of TLR as anti-infective therapeutic target. In this context it has been shown that flagellin, the major component of bacterial flagella and the agonist of TLR5, had anti-infectious properties. It was shown that flagellin induces a strong production by innate lymphoid cells of IL-22, a cytokine involved in the protection of mucosa. Furthermore, the strong expression of TLR5 by epithelial cells suggests a role for these cells in the anti-infectious properties of flagellin. However, the molecular and cellular mechanisms responsible for the antimicrobial effects of the TLR5 agonist remained to be defined.In this thesis, we studied the anti-infectious properties of flagellin in two infectious murine models. We first showed that systemic administration of flagellin, prior to infectious challenge, protect against an intestinal infection with Yersinia pseudotuberculosis. The protection induced by flagellin is observable upon infection by mucosal route but is absent during a challenge by the systemic route, thus demonstrating the role of the mucosa for the protection. The anti-bacterial effect in this model is dependent on the expression of TLR5 and independent of the innate lymphoid cells’ IL-22 production. This study suggests a novel mechanism of flagellin-mediated protection, independent of the IL-22.We also analyzed the anti-infectious abilities of flagellin in a murine model of respiratory infection by Streptococcus pneumoniae. In particular, we showed that flagellin could be used in therapy when combined to an antibiotic. Indeed, the combination of amoxicillin or co-trimoxazole with flagellin protected mice infected with a lethal dose of S. pneumoniae compared to antibiotic standalone. The effectiveness of this therapy was dependent on the activation of TLR5 and was associated with pulmonary infiltration of neutrophils. This combinatory treatment also improved the protection in a model of post-influenza pneumococcal superinfection. These results show that the combination of TLR5 agonist / antibiotic ameliorates pulmonary anti-infectious response and allow to consider new antibacterial strategies against infections when antibiotics reach their limits (nosocomial infections, multiresistant bacteria ...).

Nos travaux visaient à réaliser un « modèle rongeur » (souris C57Bl/6) de l’altération de la mémoire de travail (MDT) lors du vieillissement, et comparer le potentiel promnésiant de divers composés pharmacologiques. Nous montrons que des souris âgées (18-19 mois) présentent une sensibilité accrue aux interférences proactives délai-dépendantes dans une épreuve d’alternance spontanée par rapport à des souris jeunes (4-5 mois). Une étude immunohistochimique centrée sur l’activité CREB révèle que les souris âgées présentent une suractivation du cortex préfrontal (CPF) inversement corrélée aux performances. La relation entre le déficit cognitif et la suractivation du CPF est confortée par la restauration des performances suite à l’injection dans le CPF d’un inhibiteur de la kinase activatrice de CREB.L’administration de composés cholinergiques permet de restaurer les capacités mnésiques des souris âgées par des mécanismes bien dissociés. Le donepezil, inhibiteur de l’acétylcholinestérase, augmente l’activation de l’hippocampe, alors que le S 38232, un agoniste des récepteurs nicotiniques α4β2, agit en supprimant la suractivation préfrontale. Finalement, l’utilisation de souris invalidées génétiquement pour la sous-unité β2 révèle des mécanismes de régulation complexes au sein du système cholinergique.Nos travaux démontrent la validité de notre modèle pour l’étude des troubles de la MDT induits par le vieillissement. De plus, ils confortent des études récentes chez l’Homme indiquant un lien important entre la suractivation du CPF et le déclin cognitif lié à l’âge. Au regard de l’effet du S 38232 qui, en diminuant la suractivation préfrontale, permet de restaurer les performances de MDT, le récepteur nicotinique α4β2 apparaît comme une cible potentielle pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. / The aim of this study was to realise a “rodent model” (C57Bl/6 mice) of age-related working memory (WM) impairments, and to evaluate the procognitive impact of several pharmacological compounds. We show that compared to young adult mice (4-5 months), aged mice (18-19 months) exhibit an exaggerated vulnerability to delay-dependant interference in a sequential spontaneous alternation task. CREB activity assessed by immunohistochemistry demonstrates that aged mice show an over-activation of the prefrontal cortex (PFC) negatively correlated with behavioural performance. Infusion of an inhibitor of CREB activation into the PFC restores WM performance in aged mice. Both results highlight the link between the PFC over-activation and the age-related cognitive deficit.Pharmacological study reveals that cholinergic compounds restore cognitive performance of aged mice and act differently on brain structures sustaining WM. On one hand, donepezil – an inhibitor of acetylcholinesterase – increases CREB activation of the hippocampus. On the other hand, S 38232 – an agonist of α4β2 nicotinic receptors – decreases the CREB age-induced over-activation of the PFC. Finally, using β2 knock-out mice, we show that the regulation of the cholinergic system is submitted to complex mechanisms.Overall, our experimental set up demonstrates that spontaneous alternation is a valuable model for studying age-related WM impairments. In accordance with human’s findings, our results highlight the link between prefrontal over-activation and the cognitive decline occurring during ageing. Considering that S 38232, by decreasing the CPF over-activation, alleviates the WM deficit observed in aged mice, the α4β2 nicotinic receptor appears to be an efficient target for new therapeutic strategies.

Chez les rongeurs, la mémoire procédurale est préservée alors que la mémoire « déclarative » est profondément altérée au cours du vieillissement normal ou pathologique.L’injection d’un agoniste partiel des récepteurs 5-HT4 (SL 65.0155. 0.01mg/kg) permet aux rongeurs de récupérer leurs facultés dans une tâche de discrimination olfactive, le labyrinthe olfactif par exemple.L’activation des récepteurs 5-HT4 par un agoniste pourrait être utilisée pour lutter contre les dysfonctionnements mnésiques rencontrés dans certaines pathologies neurodégénératives telle que la maladie d’Alzheimer. L’injection d’un agoniste partiel des récepteurs 5-HT4 (SL 65.0155. 0.01mg/kg) permet aux rongeurs de récupérer leurs facultés dans une tâche de discrimination olfactive, le labyrinthe olfactif par exemple.L’activation des récepteurs 5-HT4 par un agoniste pourrait être utilisée pour lutter contre les dysfonctionnements nésiques rencontrés dans certaines pathologies neurodégénératives telle que la maladie d’Alzheimer. / In normal aging or pathological brain diseases in rodents procedural memory is spared while reference memory is deeply impaired.Injection of a partial selective 5-HT4 agonist (SL65.0155. 0.01mg/kg) enabled complete recovery of association learning performance in an olfactory associative discrimination task, the olfactory tubing maze for exemple.Activation of 5-HT4 receptors by a selective agonist could be useful for the symptomatic treatment of memory dysfunctions related to pathological aging such as Alzheimer’disease.

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie autoimmune inflammatoire et neurodégénérative du système nerveux central (SNC) chez le jeune adulte résultant d’une altération ciblée de la myéline. Les premiers symptômes de la SEP sont une détérioration cognitive, des vertiges, des douleurs, de la fatigue et une perte de la vision. En condition physiologique, les axones des neurones sont entourés par une gaine de myéline synthétisée par les oligodendrocytes permettant d’accélérer la vitesse de conduction des influx nerveux et de prévenir la mort neuronale. Le modèle expérimental le plus utilisé dans l’étude des mécanismes de la SEP est le modèle de l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE). Après une immunisation contre la glycoprotéine oligodendrocytaire de la myéline 35-55 (MOG35-55), les lymphocytes T Cluster of differentiation (CD)4+ helper (Th)1 et Th17 auto-réactifs induisent une réponse inflammatoire aiguë à la périphérie puis migrent dans le SNC. Ils provoquent alors une réponse inflammatoire dirigée contre la myéline, avec l’intervention descellules myéloïdes. Cela aboutit à la destruction des gaines de myéline diminuant la vitesse de conduction des influx nerveux et une perte axonale, responsables des symptômes mentionnés précédemment. A l’heure actuelle, les traitements contre la SEP peuvent ralentir la progression de la paralysie et diminuer la sévérité ainsi que l’incidence des symptômes diminuant l’inflammation. En revanche, ils n’ont pas d’effets sur les formes progressives de la maladie au cours desquellesles processus neurodégénératifs s’amplifient et dominent ceux de l’inflammation. Il est donc nécessaire de trouver de nouvelles thérapies qui pourront à la fois bloquer l’inflammation et promouvoir la remyélinisation et la neurorégénération. Dans cette optique, de nouvelles cibles thérapeutiques ont émergé pour traiter la SEP : le Vasoactive Intestinal Peptide (VIP), le Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP), l’orexine A, leurs récepteurs ainsi queleurs analogues. En effet, ces neuropeptides présentent des activités anti-inflammatoires et neuroprotectrices. Mes travaux de thèse ont porté sur l’étude des effets d’un agoniste de VPAC2, l’un des récepteurs de VIP et PACAP, et de l’orexine A sur les processus inflammatoires et neurodégénératifs dans le modèle d’EAE ainsi que dans le modèle toxique de la cuprizone (CPZ), induisant la mort des oligodendrocytes matures et la démyélinisation indépendamment des lymphocytes T. Après une immunisation contre la MOG35-55, un traitement systémique de court durée avec BAY55-9837, un agoniste de VPAC2, diminue la sévérité de l’EAE chronique en diminuant la réponse inflammatoire à la périphérie avec une baisse de l’activation lymphocytaire, de l’activité de présentation antigénique des cellules dendritiques et des monocytes ainsi qu’une modulation de la population des lymphocytes T régulateurs. Au niveau de la moelle épinière, l’infiltration descellules immunitaires est moindre et la proportion en microglie/macrophages est plus élevée après traitement par l’agoniste de VPAC2. De plus, BAY55-9837 diminue les processus de démyélinisation et favorise ceux de remyélinisation dans le modèle de la CPZ. En parallèle, l’administration intrapéritonéale à court terme de l’orexine A diminue drastiquement la sévérité de l’EAE chronique. Le traitement ne présente pas d’effet sur la phase d’immunisation de l’EAE mais limite la phase effectriceavec une diminution de l’infiltration des lymphocytes T CD4+, des médiateurs inflammatoires, de la démyélinisation, de l’astrogliose et de l’activation microgliale au niveau du SNC. Par contre, l’administration systémique de l’orexine A ne semble pas avoir d’effet sur les phases de démyélinisation et de remyélinisation au cours du modèle de la CPZ / Multiple sclerosis (MS) is a chronic autoimmune and neurodegenerative disease of the central nervous system (CNS). First MS symptoms are cognitive deterioration, dizziness, pain, fatigue and loss of vision. In physiological condition, the axons of neurons are surrounded by a myelin sheath synthesized by oligodendrocytes to accelerate the conduction velocity of nerve impulses and to prevent neuronal death. The most widely used experimental model of MS is the EAE model. After immunization against MOG35-55, self-reactive Th1 and Th17 cells induce an acute inflammatory response at the periphery and then migrate into the SNC. Then they induce an inflammatory response against myelin, with the intervention of myeloid cells. This results in the destruction of myelin sheaths decreasing the rate of conduction of nerve impulses and axonal loss, responsible for the aforementioned symptoms. Currently, MS treatments can slow the progression of paralysis and decrease the severity and the incidence of symptoms by targeting immune responses. However, these treatments have no effect on the progressive forms of the disease when the neurodegenerative processes amplify and dominate the inflammatory component. It is therefore necessary to find effective therapies that can both block inflammation and also promote remyelination and neuroregeneration.In this context, new therapeutic targets have emerged to treat MS: VIP, PACAP, orexin A, their receptors and their analogs. These neuropeptides have several effects such as anti-inflammatory and neuroprotective activities. My thesis works were focused on the effect of a VPAC2 receptor agonist, one of the three receptors of VIP and PACAP, and orexin A in inflammatory and neurodegenerative processes during MOG35-55-induced EAE model and toxic model using CPZ, which induces mature oligodendrocyte death and demyelination without the influence of lymphocytes.A short term and systemic treatment of BAY55-9837, a VPAC2 agonist, decreases chronic EAE severity with less activation of T lymphocytes and antigen presentation activities of dendritic cells and monocytes as well as Treg population modulation at the periphery. In the CNS, immune cell infiltration is reduced in VPAC2-treated mice compared to PBS-treated mice with an higher microglia/macrophage proportion. Moreover, VPAC2 agonist decreases demyelination processes and enhances remyelination during cuprizone model. In parallel, short term and intraperitoneal administration of orexin A decreases drastically the severity of chronic EAE. Orexin A treatment has no effect on immunization phase of EAE but limits effective phase with a lower infiltration of CD4+ T lymphocytes, inflammatory mediators, demyelination, astrogliosis and microglial activation in the CNS. In contrast, systemic administration of orexin A seems to have no effect during demyelination and remyelination phases in CPZ model.

L’obésité est un facteur de risque lié à des problèmes physiques, émotionnels et comportementaux. Aujourd’hui, l’alimentation est composée d’un régime typiquement occidental «Western diet» qui est riche en acides gras saturés (AGS) et pauvre en acides gras polyinsaturés (AGPI) tel que les oméga-3 (N-3) et occasionnant un déséquilibre du ratio alimentaire N-6/N-3. Ce déséquilibre est une des causes de la prévalence des maladies mentales y compris celles des troubles de l'humeur et de l’anxiété. L’acide docosahexaénoïque (ADH, 22: 6 n-3) est l’acide gras (AG) le plus abondant dans le cerveau et son accumulation est particulièrement élevée pendant la période périnatale. Il joue un rôle important dans le développement neuronal et d'autres fonctions du cerveau tel l'apprentissage et la mémoire. Des perturbations de l’environnement périnatal peuvent influencer à très long terme l’avenir de la descendance en la rendant plus susceptible de développer des problèmes d’obésité dans un contexte nutritionnel riche. On ignore cependant si le déficit alimentaire chez la mère et particulièrement en ADH aura un impact sur la motivation alimentaire de la progéniture. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le rôle potentiel des N-3 sur la balance énergétique, la motivation alimentaire, la dépression et le niveau d’anxiété des descendants de souris mâles adultes assujetties à une alimentation riche en gras. Nos données ont démontré qu‘un régime maternel déficitaire en ADH durant la période périnatale incitait la descendance à fournir plus d’effort afin d’obtenir un aliment palatable. Ceci entraînerait un dérèglement de l’homéostasie énergétique en augmentant le gain de poids et en diminuant l’activité locomotrice tout en exacerbant le comportement de type anxieux dès que les souris sont exposées à un milieu obésogène. Les acides gras libres (AGL) sont des nutriments essentiels fonctionnant comme des molécules de signalisation dans le cerveau en ayant des récepteurs qui jouent un rôle important dans le contrôle du métabolisme énergétique. Parmi eux, on distingue un récepteur couplé à la protéine G (GPCR), le GPR120. Ce récepteur activé par les AGPI ω-3 intervient dans les mécanismes anti-inflammatoires et insulino-résistants via les N-3. Une mutation dans le gène GPR120 occasionnée par une réduction de l’activité de signalisation du gène est liée à l’obésité humaine. L'objectif premier de cette deuxième étude était d’évaluer l'impact de la stimulation pharmacologique de GPR120 dans le système nerveux central (SNC) sur l'alimentation, les dépenses d'énergie, le comportement de type anxieux et la récompense alimentaire. Nos résultats démontrent qu’une injection centrale aiguë d'agoniste GPR120 III réduit la prise alimentaire ad libitum et la motivation alimentaire pour un aliment riche en gras et en sucre; ainsi que les comportements de type anxieux. L’injection centrale chronique (21 jours) de ce même agoniste GPR120 III transmis par une pompe osmotique a démontré que les souris placées sous diète hypercalorique (HFD n’ont présenté aucune modification lors de la prise alimentaire ni de gain de poids mais qu’il y avait comparativement au groupe de véhicule, une réduction du comportement de type anxieux, que ce soit dans le labyrinthe en croix surélevé (LCS) ou dans le test à champ ouvert (OFT). L’ADH est reconnu pour ses propriétés anorexigènes au niveau central. De plus, la stimulation des récepteurs de GPR120 au niveau du cerveau avec un agoniste synthétique peut produire un effet intense intervenir sur le comportement lié à l'alimentation des rongeurs. Trouver une approche visant à contrôler à la fois la neuroinflammation, la récompense alimentaire et les troubles émotionnels aiderait assurément au traitement de l'obésité et du diabète de type 2. / Obesity is a risk factor for metabolic and mood disorders. The increasing abundance of the "Western diet" that is rich in saturated fatty acids (SFA) and low in polyunsaturated fatty acids (PUFA) omega-3 (N-3) can generate a physiological imbalance in the ratio of N-6/N-3 fatty acids. Such an imbalance has also been implicated in the increased prevalence of mood disorders and metabolic diseases. Docosahexaenoic acid (DHA, 22:6n-3), the most abundant fatty acid (FA) in the brain is accumulated not only during the post-natal period but also during the perinatal period. It plays an important role in neuronal development and other brain functions such as learning and memory. Disturbances of the perinatal environment can influence the sustainable future of the offspring, making it more likely to develop obesity in rich nutritional context. Some data suggest that an inadequate maternal intake of N-3 during pregnancy and the perinatal period may cause an increase in appetite signalling in the offspring as well as an increase rate of neurological and cardio-metabolic disease. It is not known if maternal dietary deficiency in N-3 will have an impact on food motivation of the offspring. The main objective of this thesis was to study the potential effect of dietary deficiency of DHA during the perinatal period on energy balance, food motivation and the anxiety-like behavior of adult male mouse offspring placed on HFD. Our data showed, as expected, that the maternal DHA deficient diet during perinatal period encouraged offspring to work harder to get a palatable food, entailed a dysregulation of energy homeostasis by increasing the body weight and reducing locomotor activity and exacerbated the anxiety-like behavior once they were exposed to an obesogenic environment. Free fatty acids (FFA) are essential nutrients that they also function as signalling molecules in the brain and have receptors that play a significant role in the control of energy metabolism. Among them is GPR120, also known as N-3 FA receptor, a g-protein coupled receptor that is reportedly activated by PUFA and shown to mediate the anti-inflammatory and insulin-sensitizing effects of N-3 FA. A mutation in the GPR120 gene that is associated with reduced GPR120 signalling activity is linked to human obesity. The objective of our second study was to test the impact of pharmacological GPR120 stimulation in the CNS on feeding, energy expenditure, anxiety-like behavior and food reward. Our results showed that an acute central injection GPR120 agonist III: reduced ad libitum food intake and the rewarding effect for high fat, high sugar food; produced a significant decrease in the anxiety-like behavior. While mice with the chronic injection (21 days) of GPR120 III agonist pump on HFD didn’t show any modification in food intake or body weight gain, but show a reduction of anxiety-like behavior in Elevated plus maze (EPM) and open-field test (OFT) compare to the vehicle group. DHA is notifies to have an anorectic action. Furthermore, stimulation of GPR120 receptors with synthetic agonist may cause an acute and profound effect on food related behavior in rodents. To find an approach that aims to control neuroinflammation, food reward and emotional disorders would greatly assist the treatment of obesity and type 2 diabetes.

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized by a non-fully reversible airflow limitation and a chronic inflammatory response accompanied by the development of emphysema. The β2-adrenoceptor agonists and anticholinergic agents are widely used in patients with COPD due to their bronchodilator properties. Today, many studies in vitro and in vivo in experimental animal models have shown that these bronchodilators also exert anti-inflammatory effects, but their protective roles against lung inflammation and the development of emphysema in patients with COPD remain to be determined. The imbalance between the activity of matrix metalloproteinases (MMPs) and their specific tissue inhibitors (TIMPs) is considered to play a key role in the pathogenesis of COPD, especially in the development of pulmonary emphysema. The modulation of inflammatory responses and emphysema via the inhibition of the MMPs activity induced by the use of synthetic inhibitors of MMPs suggests that MMPs may be therapeutic targets for COPD patients. However, very few studies have demonstrated the regulation exerted by β2-adrenoceptor agonists and anticholinergic agents on the activity of MMPs. The combination of β2-adrenoceptor agonists with anticholinergic agents has been found to exert an additive and even synergistic bronchodilator effect, but nothing is known about their combination on the inflammatory pathogenesis and the development of emphysema. Thus, a better knowledge of the activities of β2-adrenoceptor agonists and anticholinergic agents on controlling pulmonary inflammation and emphysema in COPD could provide a new therapeutic approach in this area. The first goal of the present work was to investigate the effects of formoterol, a β2-adrenoceptor agonist and/or ipratropium bromide, an anticholinergic agent, on acute pulmonary inflammation induced by cadmium inhalation in rats. In addition, we examined whether the expected anti-inflammatory effects of formoterol and/or of ipratropium bromide were associated with a modulation of the gelatinase A (MMP-2), gelatinase B (MMP-9) and macrophage metalloelastase (MMP-12) activity. Compared with the data observed in rats exposed to a single dose of cadmium, the pre-administration of formoterol or ipratropium bromide inhibited the cadmium-induced increase in airway resistance. Formoterol significantly reduced the total cell, neutrophil and macrophage counts in bronchoalveolar lavage fluid (BALF), whereas, ipratropium bromide only reduced the neutrophil number. Both bronchodilators administrated alone attenuated significantly the lung lesions associated with parenchyma inflammatory cell influx and congestion observed in cadmium-group. The increased MMP-9 activity was significantly attenuated. A reduction of pulmonary edema was also detected by measuring the lung wet-to-dry weight ratio. However, no additive or synergistic effect was obtained when formoterol was administrated in combination with ipratropium bromide. In conclusion, formoterol and ipratropium bromide partially protect the lungs against inflammation by reducing the neutrophilic infiltration. This protective effect may be related to the reduction of MMP-9 activity which plays an important role in the acute inflammation. Up to now, the impact of a long-term administration of bronchodilators aiming to control the chronic inflammation and the development of emphysema in experimental animal models and in patients with COPD has been poorly investigated. In this context, it was rational to investigate whether the protective role of formoterol and ipratropium bromide identified in acute conditions persists in a rat model of subacute neutrophilic pulmonary inflammation with an enlargement of airspaces. In the second part of this study, we also intended to determine whether these anti-inflammatory effects are related to the modulation of imbalance between MMPs and TIMPs. Though ipratropium induced no effect on the subacute pulmonary inflammation and the airspace enlargement induced by repeated cadmium inhalations during 5 weeks in rats, formoterol elicited marked anti-inflammatory effects on the increase of total cell and neutrophil counts as well as the activity of MMP-9 mainly expressed in alveolar macrophages and epithelial cells. This drug also prevented the inflammatory infiltration in alveoli and in interstitial tissue and significantly inhibited the airspace enlargement as demonstrated by the significant decrease in the mean linear intercept (Lm). The combination of both bronchodilators at inefficient concentrations induced synergistic inhibitory effects on the total cell and neutrophil counts and on the cadmium-induced increased Lm associated with a reduction of MMP-9 activity in BALF. These data suggest that formoterol alone or combined with ipratropium could protect lungs against subacute pulmonary inflammation and the airspace enlargement by inhibiting neutrophilic infiltration via the reduction of MMP-9 activity. To the best of our knowledge, this is the first report which reveals the anti-inflammatory effects of β2-adrenoceptor agonists and anticholinergic agents in an animal model which mimics the main features of COPD. The data obtained in this work contribute to identify new therapeutic targets in COPD for drugs currently used in clinical practice./ La broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) est caractérisée essentiellement par une limitation du débit aérien qui n'est pas entièrement réversible et une inflammation chronique pulmonaire accompagnée dun développement demphysème. Les agonistes β2-adrénergiques et les anticholinergiques sont largement utilisés chez les patients atteints de BPCO en raison de leurs propriétés bronchodilatatrices. Aujourdhui, de nombreuses études expérimentales in vitro et in vivo, utilisant des modèles animaux, ont montré que ces bronchodilatateurs exerçaient également des effets anti-inflammatoires. Leur rôle protecteur contre linflammation pulmonaire et le développement d'emphysème chez des patients souffrant de BPCO reste à déterminer. Le déséquilibre entre les métalloprotéinases de la matrice (MMPs) et leurs inhibiteurs tissulaires (TIMPs) est considéré comme un mécanisme clé dans lévolution de la maladie et surtout dans le développement d'emphysème pulmonaire. La modulation des réactions inflammatoires et de lemphysème obtenue grâce à la réduction de lactivité des MMPs induite par des inhibiteurs synthétiques suggère que les MMPs pourraient être des cibles thérapeutiques importantes dans le traitement de la BPCO. Mais jusquà ce jour, très peu détudes ont été consacrées à la régulation de lactivité des MMPs par les agonistes β2-adrénergiques et les anticholinergiques. Lassociation dun agoniste β2-adrénergique avec un anticholinergique donne lieu à une amplification des effets bronchodilatateurs, mais il nest pas certain que leur combinaison débouche sur des effets additifs ou synergiques sur le plan dun meilleur contrôle de la réaction inflammatoire. Ainsi, une meilleure connaissance des activités des agonistes β2-adrénergiques et des anticholinergiques visant au contrôle de l'inflammation pulmonaire et de l'emphysème dans la BPCO pourrait fournir une nouvelle approche thérapeutique dans ce domaine. Lobjectif de la première partie de ce travail était donc d'étudier les effets du formotérol, un agoniste β2-adrénergique et / ou du bromure d'ipratropium, un anticholinergique, sur l'inflammation pulmonaire aiguë provoquée par linhalation de cadmium chez le rat. En outre, nous voulions aussi vérifier si ces effets anti-inflammatoires étaient associés à une modulation de lactivité de la gélatinase A (MMP-2), de la gélatinase B (MMP-9) et de la métallo-élastase du macrophage (MMP-12). Par rapport aux effets observés chez des rats exposés à une dose de cadmium, ladministration préventive de formotérol ou de bromure dipratropium a atténué laugmentation de la résistance des voies aériennes. Le formotérol a induit une diminution significative du nombre de cellules totales, des neutrophiles et des macrophages dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire (BALF). Par contre, le bromure dipratropium na entraîné quune diminution du nombre de neutrophiles. Les lésions pulmonaires caractérisées par de la congestion et une réaction inflammatoire du parenchyme ont été significativement inhibées par ces deux bronchodilatateurs administrés séparément. Lélévation remarquable de lactivité de MMP-9 dans le BALF a été significativement atténuée par le prétraitement au formotérol ou au bromure dipratropium. Il en est de même pour ldème pulmonaire évalué par le biais du rapport entre le poids humide et le poids sec du parenchyme. Lorsque les deux principes actifs ont été combinés et administrés préventivement à laction du cadmium, aucun effet synergique ou additif na été constaté. En conclusion, le formotérol et le bromure dipratropium préviennent partiellement linflammation pulmonaire aiguë en réduisant linfiltration neutrophilique du parenchyme pulmonaire faisant suite à une exposition aiguë au cadmium. Cet effet protecteur pourrait être lié à une réduction de lactivité de MMP-9 qui joue un rôle pro-inflammatoire important dans linflammation aiguë. Jusquici, les effets potentiels des bronchodilatateurs contre linflammation chronique et lévolution de lemphysème pulmonaire chez des animaux et chez les patients atteints de BPCO restent mal connus. Il nous restait donc à vérifier si les effets protecteurs du formotérol et du bromure dipratropium révélés par nos premières études au cours desquelles les rats ont été exposés de manière aiguë au cadmium persistent dans un modèle dinflammation pulmonaire subaiguë accompagnée dun élargissement des espaces aériens. Nous voulions également déterminer si ces effets étaient liés à la modulation du déséquilibre entre les MMP-2/9/12 et les TIMP-1/2. Bien que le bromure dipratropium nait aucun effet sur linflammation subaiguë pulmonaire et lélargissement des espaces aériens induits par des inhalations répétées de cadmium chez le rat, le prétraitement par du formotérol a, quant à lui, inhibé significativement laugmentation du nombre de cellules totales et des neutrophiles ainsi que de lactivité de MMP-9 exprimée principalement dans les macrophages et les cellules épithéliales alvéolaires. En outre, une atténuation importante des lésions pulmonaires caractérisées par un élargissement des espaces aériens les plus distaux et une infiltration de cellules inflammatoires dans les alvéoles et le tissu ont été observées. La combinaison des deux bronchodilatateurs, à des concentrations pourtant inefficaces, a provoqué un effet synergique sur la plupart des paramètres étudiés, en particulier sur linfiltration par les neutrophiles et lactivité de MMP-9 dans le BALF. Ce travail suggère que le formotérol, seul ou combiné avec le bromure dipratropium, pourrait protéger partiellement les poumons contre linflammation pulmonaire et lélargissement des espaces aériens en réduisant l'infiltration neutrophilique éventuellement via l'inhibition de lactivité de MMP-9. A notre connaissance, il sagit du premier rapport montrant les effets anti-inflammatoires des agonistes β2-adrénergiques et des anticholinergiques dans un modèle animal mimant les principales caractéristiques physiopathologiques de la BPCO. Les données obtenues dans ce travail pourraient contribuer à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour cette maladie.