Le mode de vie stressant et sédentaire associé à un environnement moderne obésogène sont les principales causes des troubles alimentaires et de l’obésité induite par le régime alimentaire. La prise de nourriture hautement savoureuse, ayant une teneur élevée en sucre et en gras, active le circuit de la récompense dans le cerveau, induisant du plaisir et des émotions positives. A l’inverse, un stress aigu évoque principalement l’inconfort ou des émotions négatives, contrecarrant le comportement de recherche de plaisir. En effet, une exposition à un stress aigu entraine une réponse alimentaire anhédonique et anorexique. En revanche, le stress chronique peut induire un comportement de surconsommation, ce qui représente un processus neuroadaptatif. Plusieurs régions cérébrales sont impliquées de façon indépendante dans le traitement du stress, de la prise alimentaire ou de la récompense. Cependant, les régions qui répondent à la fois à un stress et à la récompense alimentaire sont des candidates potentielles dans la coordination de ces réponses comportementales, avec des valeurs translationnelles se rattachant aux anomalies alimentaires induites par le stress. Des études suggèrent que le septum latéral (LS) est sensible au stress et est un centre de régulation de la prise alimentaire dans le cerveau. Cependant, le rôle du LS dans la régulation de la prise alimentaire dans des conditions normales et stressantes n’est pas clair. Dans un premier temps, nous avons examiné le rôle du LS dans la consommation de sucrose chez des rats non stressés. Nous avons démontré que l’inhibition du LS par des agonistes sélectifs des récepteurs GABAA et GABAB potentialise la prise de sucrose et les paramètres de microstructure des lapements, induisant une motivation amplifiée envers la solution de sucrose chez les rats rassasiés. Ensuite, nous avons développé un modèle de surconsommation de sucrose chez le rat, et nous avons enregistré les changements dans l’activité neuronale du LS lors du passage d’une réponse anorectique induite par un stress aigu à un phénotype de surconsommation du sucrose chez des rats stressés de manière chronique. La diminution de l’expression de l’ARNm c-fos et l’augmentation de la synthèse de GABA dans le LS ont coïncidé avec l’augmentation de consommation de sucrose observée dans ce modèle. Le stress répété a augmenté la proportion de neurones inhibés par le sucrose dans le LS. De plus, l’administration de l’agoniste du récepteur GABAB restaure la diminution de consommation de sucrose induite par un stress aigu. Nous avons également étudié la réponse neuronale en temps réel de l’aire hypothalamique antérieure (AHA) qui a des connexions robustes et réciproques avec le LS et des aires hypothalamiques impliquées dans la régulation de la prise alimentaire et du stress. Dans des conditions non stressantes, la prise de sucrose a suscité des réponses inhibitrices prédominantes dans les neurones de l’AHA. Un stress aigu a augmenté le taux de décharge de ces neurones inhibés par le sucrose, amenant à une réponse anorectique envers le sucrose. Sur la base de ces résultats, nous avons conclu que le stress active, alors que la prise de sucrose inhibe, les neurones de l’AHA et du LS. Par conséquent, le LS et l’AHA sont des régions importantes impliquées dans la régulation du stress et du comportement alimentaire. Une activité neuronale aberrante dans le LS et l’AHA peut être impliquée dans les troubles alimentaires et métaboliques. / Stressful and sedentary lifestyle accompanied by modern obesogenic environment, are the leading causes of diet-induced obesity and eating disorders. Intake of highly palatable food, with its high fat and sugar content, activates the reward pathways in the brain inducing pleasure and positive emotion. Conversely, acute stress primarily evokes discomfort or negative emotions counteracting with pleasure-seeking behaviour. In fact, acute stress exposure results in anorexic and anhedonic feeding response. In contrast, chronic stress may induce over-eating behaviour that represents a neuroadaptive process. Multiple brain regions are independently implicated in stress, feeding and reward processing. However, regions co-responsive to stress and food rewards are the candidates for coordinating behavioural responses with translational values pertaining to stress-induced feeding abnormalities. Studies suggest that the lateral septum (LS) is a stress-responsive and feeding regulating center of the brain. However, the role of LS in food intake regulation in normal and stressful conditions is not clear. First, we have investigated the role of LS in sucrose intake in non-stressed rats. We have demonstrated that LS inhibition by selective GABAA and GABAB receptor agonists potentiates sucrose intake and licking microstructure parameters, resulting in amplified motivation towards sucrose solution in satiated rats. Further, we have developed a sucrose bingeing model in rats, and monitored the changes in LS neural activity during transformation from acute stress-induced anorectic response to sucrose-bingeing phenotype in chronically stressed rats. Decreased c-fos mRNA and increased GABA synthesis in LS coincided with the increased sucrose intake in this model. Repeated stress increased the proportion of sucrose-inhibited neurons in the LS. Supportively, administration of a GABAB receptor agonist rescued an acute stress-induced decrease in sucrose intake. We also investigated the real-time neuronal responses of the anterior hypothalamic area (AHA) which has robust reciprocal connections with LS and the hypothalamic stress- and food intake-regulating areas. During non-stressful condition, sucrose lick clusters evoked predominant inhibitory responses in AHA neurons. Acute stress increased the firing rate of these sucrose-inhibited neurons, leading to anorectic response towards sucrose. Based on these evidences, we conclude that stress activates, whereas sucrose intake inhibits LS and AHA neurons. Therefore, the LS and AHA are important brain regions involved in regulation of stress and feeding behaviour. The aberrant neuronal activity in the LS and AHA may be involved in metabolic and eating disorders.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

*L'association d'une lésion préfrontale médiale et cingulaire antérieure bilatérales, avec une lésion insulaire pourrait être le facteur déterminant du syndrome d 'asymbolie à la douleur chez nos malades. *L'absence de P300 somesthésique sur le scalp (malgré un comptage correct),pourrait être déterminée par des lésions des générateurs et des groupes" antécédents" et "gâchettes". *Cette absence tend à démontrer que I'asymbolie à la douleur représente vraisemblablement une indifférence affective, non seulement à la douleur, mais aussi à la stimulation non douloureuse. *ll est tout à fait souhaitable d' étudier de nouveaux cas pour vérifier ces données. *Les futures recherches électrophysiologiques sur l'asymbolie à la douleur devront tenir compte des potentiels évoqués cognitifs dans les trois modalités (auditive,visuelle et somesthésique ) afin d'observer si I'asymbolie à la douleur est une atteinte plurisensorielle ou non.

Les conditions d'extraction et de culture de cellules endothéliales cornéennes de porc adultes (CECP) ont été optimisées avec succès. La découverte la plus importante était que la co-culture des CECP avec des cellules murines irradiées 3T3, tout en offrant aux CECP une grosseur et une morphologie plus près de celles retrouvées in situ et permettant leur culture à partir d'un petit nombre de cellules extraites d'une cornée, diminuait en môme temps de moitié leur taux de prolifération. Les autres optimisations à être apportées comprennent (a) la méthode utilisée pour isoler les cellules de cornées fraîchement excisées, (b) le pourcentage de confluence avant trypsination, (c) la surface de culture recouverte par des CECP, (d) la densité initiale des cellules, (e) le milieu de culture de base, (f) le pourcentage de sérum dans le milieu de culture et (g) l'effet sur les CECP de différentes concentrations d'additifs variés. / The isolation and culture conditions of adult porcine corneal endothelial cells (PCEC) have been successfully optimized. The most important discovery was that the culture of PCEC in the presence of a feeder layer of irradiated murine 3T3 cells, while offering the PCEC a smaller cell size and a morphology closer to the one found in situ, as well as allowing their culture from a smaller initial cellular seeding density, decreased by half the number of actively proliferating cells in a given culture. Other optimizations included (a) the method used for the isolation of endothelial cells from freshly excised cornea, (b) the percentage of confluence before trypsinization, (c) the culture surface covered by the PCEC, (d) the initial cellular seeding density, (e) the basic cell culture medium, (f) the concentration of serum present in the culture medium and (g) the effect on PCEC of different concentrations of various additives.

L’endothélium cornéen est responsable de la déturgescence, un processus de déshydratation nécessaire à la transparence de la cornée. La dystrophie endothéliale cornéenne de Fuchs (FECD) est la principale cause de dysfonction endothéliale chez l’humain. C’est une maladie multifactorielle associée à (1) une plus grande apoptose dépendante du stress oxydatif des cellules endothéliales cornéennes, (2) un dépôt accru de protéine matricielle causant un épaississement de la membrane basale, et finalement (3) une perte de la capacité des cellules à assurer la déturgescence cornéenne. Actuellement, les modèles d’étude de la FECD montrent une capacité limitée à caractériser l’étiologie de la maladie, ce qui restreint notre capacité à développer des traitements pharmacologiques appropriés. Le seul traitement pour cette pathologie est la greffe de cornée. Afin d’étudier cette pathologie, mon laboratoire a développé des techniques de culture et de reconstruction par génie tissulaire d’endothélia FECD. Mes travaux ont utilisé ces modèles afin de comparer, par profilage génique, PCR quantitatif, immunofluorescence, résistance transendothéliale et essai de perméabilité, l’expression, la distribution et les capacités fonctionnelles des molécules impliquées dans la déturgescence et la sécrétion matricielle. Les résultats de mes études ont montré que les protéines associées à la fonction des cellules FECD (familles de transporteurs ioniques et de jonctions intercellulaires) n’avaient aucune différence d’expression suivant la mise en culture lorsque comparées à des équivalents non pathologiques. De plus, aucune différence fonctionnelle n’a été déterminée par résistance transendothéliale et essai de perméabilité. Toutefois, une plus grande quantité de fibronectine était déposée sous les cellules. Ce faisant, ces études suggèrent que la perte de fonction dans la FECD n’aurait pas un rôle primaire dans la pathologie et serait secondaire à un dépôt anormal de fibronectine. Des recherches antérieures du laboratoire avaient démontré une amélioration dans l’expression des marqueurs de fonctionnalité suite à des greffes in vivo. Le 3e objectif présenté dans cette thèse était de déterminer si les conditions environnementales in vivo (telle que la pression intraoculaire) étaient impliquées dans cette amélioration. Pour ce faire, nous avons utilisé un système de chambre antérieure artificielle permettant d’exercer une pression sur l’endothélium dans un circuit fermé. Cette étude a montré une plus grande expression de ZO-1 à la périphérie des cellules endothéliales, une protéine associée aux jonctions serrées, par la pression. Ce résultat met en perspective l’importance de l’environnement sur la fonctionnalité de l’endothélium cornéen. / The role of the corneal endothelium is to maintain the corneal transparency by a partial dehydration process named deturgescence. Fuchs endothelial corneal dystrophy (FECD) is the main cause of human endothelial dysfunction. It is a multifactorial disease associated with an increased oxidative-related cell death, a thickened basal lamina and a loss in the endothelial pump function resulting in a corneal opacification. Due to the lack of appropriate models, the exact cause of the pathology remains unknown, which restrains our ability to develop appropriate pharmacological treatments. As of now, the only cure is the transplantation of a healthy endothelium from a deceased donor. My laboratory has previoulsly developed in vitro cell and tissue models of FECD. My research projects used these models and analyzed, by gene profiling, quantitative PCR, immunofluorescence, trans-endothelial resistance and permeability assay, the expression, the distribution and the functional capacity of molecules engaged in deturgescence and extracellular matrix (ECM) deposition. Results show no difference between FECD and healthy cells for genes and proteins related to deturgescence (ion transporters and intercellular jonctions). However, an increased deposition of fibronectin was observed. These studies therefore suggest that the endothelial dysfunction would not be a primary aspect of the pathology and would rather be secondary to an aberrant deposition of fibronectin. A previous in vivo study showed an amelioration of the endothelial phenotype upon transplantation in an animal model. It suggested a beneficial effect from the environment, such as the intraocular pressure (IOP). The effect of pressure on the endothelium was investigated by placing tissue-engineered endothelia in an artificial anterior chamber that mimicked the natural IOP. Increased ZO-1, a protein associated with tight junctions, was observed at the cell periphery. This result suggest that the in vivo environment influences the functionality of the corneal endothelium.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'hypophyse antérieure assure une interface endocrine entre le cerveau et les organes périphériques. En effet, cette glande sécrète de manière pulsatile ses différentes hormones dans la circulation générale sous l'influence de facteurs hypothalamiques déversés épisodiquement dans le système porte de l'éminence médiane. Toutefois, l'influence hypothalamique ne saurait à elle seule expliquer l'harmonisation des sécrétions des cellules d'un même type endocrine, qui sont distribuées de manière hétérogène au sein du parenchyme. Il existe sans doute des mécanismes permettant de coordonner l'activité des cellules endocrines à l'échelle de la glande entière. Au cours de cette thèse, nous avons montré la présence d'un mécanisme de communication intra-hypophysaire permettant un transfert rapide d'information au sein d'un réseau de cellules non-endocrines, les cellules folliculostellaires (FS). Ce travail réalisé sur des tranches épaisses d'hypophyse de rat, modèle qui maintient intacte l'architecture cordonale du tissu, a permis de mettre en évidence l'excitabilité membranaire des cellules FS, propriété jusqu'alors inconnue. Cette excitabilité sert de base à l'initiation de vagues calciques, qui peuvent se propager rapidement via des jonctions gap à des régions éloignées de la glande. Nous avons également étudié la libération d'interleukine-6 (IL-6) par les cellules FS. Cette cytokine est connue pour stimuler l'ensemble des sécrétions hormonales hypophysaires. La production d'IL-6 est stimulée par le PACAP. Ce neuropeptide semble agir directement au niveau du gène, et son effet dépend de l'état des communications intercellulaires au sein du réseau. Les cellules FS pouvant répondre à des stimuli d'origine centrale et périphérique, ainsi que dialoguer avec les cellules endocrines, l'ensemble de ces résultats montre que le réseau de cellules FS pourrait fournir un mécanisme efficace qui coordonnerait le fonctionnement de la glande en fonction des différents états physiologiques

Contexte: Les cellules endothéliales cornéennes humaines (CECH) peuvent adopter un phénotype fibroblastique en culture, les rendant inutilisables en génie tissulaire de la cornée. Le facteur de croissance transformant β (TGF-β) serait impliqué dans ce phénomène, mais il est aussi connu pour maintenir les CECH en état de quiescence in vivo. Objectifs: Comparer l’effet du TGF-β1 sur le phénotype des CECH lors des phases de prolifération ou de maturation des cultures et optimiser les conditions de culture des CECH. Méthodes: Des CECH ont été cultivées en présence ou non de TGF-β1 et de facteur de croissance épidermal (EGF) dans une culture à deux phases. La morphologie, l’expression de marqueurs de fonctionnalité, la résistance trans-endothéliale et la perméabilité des cultures ont été analysées à l’approche de la confluence (phase de prolifération) et suivant la phase de maturation post-confluence. Résultats: L’ajout de TGF-β1 lors de la prolifération a généré des CECH fibroblastiques et la perte des marqueurs de jonctions cellulaires, indépendamment de la présence d’EGF. En phase de maturation, les CECH présentaient un phénotype endothélial et des jonctions cellulaires fonctionnelles. Elles avaient une forte résistance trans-endothéliale et une faible perméabilité. Les résultats démontrent que le TGF-β1 favorise la formation d’une barrière endothéliale semi-perméable lors de la maturation des cultures de CECH, se rapprochant ainsi de l’état physiologique des CECH in vivo. / Background: Human corneal endothelial cells (HCEC) easily become fibroblastic when cultured, rendering them unsuitable for tissue engineering of the cornea. Transforming growth factor β (TGF-β) could be a key factor in this phenomenon; however, it is also known to maintain the endothelium in a quiescent state in vivo. Purpose: To compare the effects of TGF-β1 on HCEC’s phenotype during either the proliferation or the maturation phase of the cultures and optimize culture conditions for HCECs. Morphology, functionality markers, trans-endothelial resistance and permeability of the cultures were analyzed at confluency (proliferation phase) and after the post-confluence maturation phase. Results: Adding TGF-β1 during proliferation produced fibroblastic HCECs and loss of the cell junction’s markers, independently from the presence of EGF. On contrast, during the maturation phase, HCECs had an endothelial phenotype and functional cell junctions. They produced a high trans-endothelial resistance and a low permeability. Overall, results show that TGF-β1 promotes formation of a typical leaky endothelial barrier during the maturation phase of cultured HCECs, thus approaching the physiological properties of in vivo HCECs.

Contexte : En culture, les cellules endothéliales cornéennes humaines (CECH) adoptent fréquemment une morphologie fibroblastique [transition endothélio-mésenchymateuse (TEM)], les rendant inutilisables en génie tissulaire en raison de l’incapacité fonctionnelle associée. Objectifs : En accord avec les précédents travaux provenant de notre laboratoire et la littérature scientifique, nous avons séparément étudié les effets de la culture sous pression hydrostatique physiologique (18 mmHg) et de l’antagonisme de la TEM sur la fonctionnalité des CECH. Méthodes : D’une part, l’ensemencement des CECH sur stromas décellularisés et la culture en chambre antérieure artificielle ont permis de soumettre les CECH à une pression hydrostatique. D’autre part, les agents présumés antagonistes de la TEM suivants ont été étudiés : le SB431542, la dexaméthasone et BMP-7. Résultats : La pression hydrostatique physiologique et l’antagonisme de la TEM par le SB431542 et la dexaméthasone sont des moyens efficaces pour maintenir et améliorer la fonctionnalité des CECH in vitro. / Background: Cultured human corneal endothelial cells (HCEC) often adopt a fibroblastic-like morphology [endothelial-mesenchymal transition (EMT)], making them unusable in tissue engineering due to the associated loss of function. Purpose: In agreement with previous work from our laboratory and scientific literature, we separately investigated the effects of culture under physiological hydrostatic pressure (18 mmHg) and the antagonism of EMT on HCEC functionality. Methods: First, seeding HCEC on decellularized corneal stromas and culture in an artificial anterior chamber allowed to submit HCEC to hydrostatic pressure. Second, the following putative EMT antagonists agents were studied: SB431542, dexamethasone and BMP-7. Results: Physiological hydrostatic pressure and EMT antagonism by SB431542 and dexamethasone are effective ways to maintain and improve HCEC functionality in vitro.

Les cellules endothéliales cornéennes constituent un tissu à la fois extrêmement particulier et d'une importance singulière. En effet, celui-ci est pourvu d'une capacité régénératrice pratiquement nulle, mais son intégrité est essentielle à la transparence cornéenne et donc à la vision. Par contre, l'endothélium cornéen fait défaut dans diverses pathologies telles que la dystrophie de Fuch et la kératopathie bulleuse du pseudophaque. La méthode traditionnelle pour le remplacement d'un endothélium cornéen pathologique est la greffe de cornée pleine épaisseur. Par contre, la greffe lamellaire postérieure est une alternative chirurgicale en plein essor, très intéressante, puisqu'elle permet de remplacer seulement la portion malade de la cornée. Cette technique chirurgicale a ouvert la porte à une nouvelle possibilité au niveau du génie tissulaire. En effet, il est maintenant envisageable de greffer un endothélium produit en laboratoire. Un défi supplémentaire, que s'est imposé notre équipe, est de reconstruire non seulement un endothélium complet, mais d'en reconstruire un qui serait également autologue, l'immunogénicité jouant un rôle non négligeable lors d'échec de greffes. Mon rôle dans ce projet était donc d'évaluer la faisabilité de reconstruire par génie tissulaire un endothélium cornéen autologue pour notre modèle animal, et ce, à des fins de greffes. D'abord en optimisant les conditions de culture afin de permettre la croissance des cellules endothéliales cornéennes animales. Puis en reconstruisant in vitro un endothélium à partir d'une biopsie cornéenne de taille minimale. Un endothélium sain similaire au tissu natif a ainsi été reconstruit.