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

Les troubles du sommeil, tels que la somnolence diurne excessive et les attaques narcoleptiques, sont fréquemment observés chez les patients Parkinsoniens. Malgré de nombreux efforts cliniques à l’échelle mondiale, il reste à déterminer si ces troubles sont causés par les lésions neuronales dopaminergiques (DAergiques) ou non DAergiques, par les troubles moteurs ou par les effets délétères des médicaments anti-parkinsoniens. Par une approche pluridisciplinaire (analyse EEG; mesure de l’activité locomotrice; tests pharmacologiques; immunohistochimie) chez le félin traité au MPTP, nous avons étudié la corrélation possible entre perte DAergique et troubles du cycle veille-sommeil (V/S). Le MPTP (5mg/kg/jour x5, i.p.) induit en période aiguë, une hypersomnie en sommeil lent (SL), une suppression du sommeil paradoxal (SP), ainsi qu’une diminution de la locomotion et une difficulté à l’initiation des mouvements. Les agonistes DAergiques (L-dopa; ropinirole) empêchent l’hypersomnie en SL de façon transitoire. Durant la période chronique, les taux d’éveil et de SL reviennent à la normale. Le SP augmente transitoirement et s’associe à des épisodes narcoleptiques. Les analyses ex-vivo révèlent une diminution du marquage TH (corps cellulaire de la substance noire ; fibres du striatum). Le marquage des neurones cholinergiques (cerveau antérieur basal et tegmentum mésopontique) semblent inchangée. Nos résultats montrent donc que le MPTP induit chez le félin des symptômes moteurs et des troubles du sommeil proches de ceux observés chez les patients parkinsoniens. Cette étude suggère également une corrélation possible entre les troubles du cycle V/S et la perte des cellules DAergiques / Motors disorders are not the only symptoms of Parkinson disease (PD), and sleep disorders such as somnolence and narcolepsy are frequently reported in PD patients. Despite much investigation worldwide, it remains unknown whether these disorders are caused by dopaminergic (DArgic), non-DArgic neural lesions, nocturnal motor disability or deleterious effect of anti-PD drugs. Using multiple experimental approaches (EEG and sleep-wake recordings/pharmacological dosing / immunohistochemistry) in cats treated with MPTP, which causes DArgic neuronal loss, we have studied the possible correlation between the induced effects on the sleep-wake (S/W) cycle and those on DArgic neurons. MPTP (5mg/kg/day x 5, i.p.) caused, during the acute period, a slow wave sleep hypersomnia (SWS, up to 80% of recorded time) and a suppression of paradoxical sleep (PS), accompanied with pronounced behavioural somnolence, marked decrease in locomotion and difficulty to initiate movements. DArgic agonists L-dopa and ropinirole transiently prevented hypersomnia in SWS. During the chronic period, whereas the amount of W and SWS returned to control, PS transiently increased, associated with narcolepsy-like episodes. Ex-vivo analyses revealed marked decrease in TH labelling (cell bodies in the substantia nigra and terminal-like dots in the striatum) whereas cholinergic neurons in the basal forebrain and mesopontine-tegmentum seemed unchanged. Thus, MPTP treated cats showed major signs of motor and S/W disorders similar to those seen in PD patients and so could serve as useful animal model. Our results also suggest a possible correlation/causality between the MPTP-induced S/W disorders and DArgic cell loss.

Ce travail porte sur l’étude fonctionnelle de deux gènes préférentiellement exprimés dans deux régions du cerveau touchées par des pathologies neurodégénératives : Capucine, un marqueur du striatum, structure qui dégénère au cours de la maladie de Huntington et Agpat4, un marqueur de l’aire tegmentaire ventrale et de la substance noire compacte, dont les neurones dopaminergiques sont sélectivement atteints lors de la maladie de Parkinson. Des lignées de souris invalidées pour ces gènes ont été générées au laboratoire et au cours de ma thèse j’ai procédé à leur caractérisation. L’expression striatale du gène de la Capucine étant significativement diminuée dans des modèles murins de la maladie de Huntington, nous avons souhaité évaluer son rôle éventuel dans la pathogenèse de cette maladie. Pour ce faire, nous avons examiné, dans le cadre d’une collaboration, l’effet du knock-out et de la surexpression du gène de la Capucine sur la vulnérabilité des neurones striataux à un fragment de la Huntingtine mutée dans un modèle murin de la maladie de Huntington. Les données montrent que la Capucine n’a pas d’effet significatif sur la toxicité du fragment de la Huntingtine mutée dans le modèle étudié.La protéine Agpat4 présente des homologies de séquence avec des acyltransférases impliquées dans le métabolisme des phosphoglycérides. J’ai réalisé des études d’expression par différentes techniques de biologie moléculaire qui montrent que le gène d’Agpat4 est exprimé dans la plupart des tissus catécholaminergiques. Pour déterminer l’activité endogène d’Agpat4 et son rôle physiologique dans les tissus où elle est exprimée, j’ai comparé le métabolome de tissus de souris invalidées pour le gène d’Agpat4 et sauvages par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse. Mes résultats indiquent que l’invalidation du gène d’Agpat4 perturbe le métabolisme non seulement de différentes classes de lipides, notamment les lysophosphatidyléthanolamines, mais aussi celui des catécholamines. / This work concerns the functional study of two genes preferentially expressed in two brain regions affected by neurodegenerative diseases: Capucine, a marker of the striatum, a structure that degenerates in Huntington's disease and Agpat4, a marker of the ventral tegmental area and the substantia nigra pars compacta, whose dopaminergic neurons are selectively affected in Parkinson's disease. Mouse lines deficient for Capucine and Agpat4 have been generated in the laboratory and during my PhD thesis I carried out their characterization.As the striatal gene expression of Capucine is significantly reduced in mouse models of Huntington's disease, we wished to evaluate its possible role in the pathogenesis of this disease. In a collaborative work, we examined the effect of the knockout and overexpression of the Capucine gene on the vulnerability of striatal neurons to a mutant Huntingtin fragment in a mouse model of Huntington’s disease. The data show that Capucine has no significant effect on the toxicity of the mutant Huntingtin fragment in the considered model.The Agpat4 protein has sequence homologies with acyltransferases involved in the metabolism of phosphoglycerides. I conducted expression studies using different molecular biology techniques, which showed that the Agpat4 gene is expressed in most catecholaminergic tissues. To determine the endogenous activity of Agpat4 and its physiological role in the tissues where it is expressed, I compared the metabolomes of Agpat4-deficient and wild-type mice tissues by liquid chromatography coupled with mass spectrometry. My results indicate that Agpat4 deficiency alters not only the metabolism of different lipid classes, in particular lysophosphatidylethanolamines, but also the metabolism of catecholamines.

Ce travail porte sur l'étude fonctionnelle de deux gènes préférentiellement exprimés dans deux régions du cerveau touchées par des pathologies neurodégénératives : Capucine, un marqueur du striatum, structure qui dégénère au cours de la maladie de Huntington et Agpat4, un marqueur de l'aire tegmentaire ventrale et de la substance noire compacte, dont les neurones dopaminergiques sont sélectivement atteints lors de la maladie de Parkinson. Des lignées de souris invalidées pour ces gènes ont été générées au laboratoire et au cours de ma thèse j'ai procédé à leur caractérisation. L'expression striatale du gène de la Capucine étant significativement diminuée dans des modèles murins de la maladie de Huntington, nous avons souhaité évaluer son rôle éventuel dans la pathogenèse de cette maladie. Pour ce faire, nous avons examiné, dans le cadre d'une collaboration, l'effet du knock-out et de la surexpression du gène de la Capucine sur la vulnérabilité des neurones striataux à un fragment de la Huntingtine mutée dans un modèle murin de la maladie de Huntington. Les données montrent que la Capucine n'a pas d'effet significatif sur la toxicité du fragment de la Huntingtine mutée dans le modèle étudié.La protéine Agpat4 présente des homologies de séquence avec des acyltransférases impliquées dans le métabolisme des phosphoglycérides. J'ai réalisé des études d'expression par différentes techniques de biologie moléculaire qui montrent que le gène d'Agpat4 est exprimé dans la plupart des tissus catécholaminergiques. Pour déterminer l'activité endogène d'Agpat4 et son rôle physiologique dans les tissus où elle est exprimée, j'ai comparé le métabolome de tissus de souris invalidées pour le gène d'Agpat4 et sauvages par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse. Mes résultats indiquent que l'invalidation du gène d'Agpat4 perturbe le métabolisme non seulement de différentes classes de lipides, notamment les lysophosphatidyléthanolamines, mais aussi celui des catécholamines.

Un dispositif de stimulation électrique in vitro sur des lignées cellulaires a été optimisé afin de nous permettre d'étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires de la SHF. Deux lignées cellulaires (GH3 et PC12) ont été analysées au niveau transcriptomique, protéomique et de la sécrétion hormonale et de neurotransmetteurs.Nous avons comparé les niveaux de sécrétion de PRL des GH3 traitées par SHF, SBF ou par la dopamine; ainsi que les niveaux des catécholamines (DA, AD et NA) des PC12 traitées par SHF, SBF ou par la 6-OHDA. La synthèse protéique des cellules stimulées a été analysée par les techniques d'incorporation de 35S méthionine et de SELDI-TOF-MS. Enfin nous avons recherché les modifications d'expression génique des cellules stimulées en utilisant la technique des microarray à base d'oligonucléotides longs sur nylon et détection radioactive.Les premières expériences montrent une diminution significative de la quantité de prolactine à un niveau comparable à celui obtenu avec l'inhibiteur conventionnel, la dopamine. De la même façon, la production de catécholamines dans le milieu est inhibée. Les données transcriptomiques montrent l'existence des profils d'expression caractéristique de la neurostimulation à haute fréquence, avec environ 100 gènes discriminants impliqués dans la synthèse protéique, la signalisation calcique, l'énergétique cellulaire pour les principaux. Nous avons confirmé l'impact de la neurostimulation sur la synthèse protéique en SELDI-TOF comme en incorporation de méthionine. Un mécanisme original de SHF peut donc être proposé, impliquant la neutralisation de la synthèse protéique dans l'inactivation réactionnelle des structures neuronale