Les cellules souches neurales (CSNs) persistent dans la zone sous ventriculaire dans le cerveau adulte. Elles transitent d’un état quiescent à un état prolifératif afin de produire de nouveaux neurones. Les mécanismes régulant cette transition restent cependant méconnus. Les CSNs adultes étant enrichies en gènes calciques, nous avons déterminé si la transition d’un état quiescent vers un état de prolifération était calcium-dépendant. Pour ce faire, nous avons utilisé des mini-endoscopes miniatures pour observer la division cellulaire et sa régulation par la signalisation calcique chez la souris en mouvement libre. Nos données révèlent différents dynamiques calciques et niveaux intracellulaires calciques lors de la division des CSNs. Les expériences pharmacologiques et la technique d’édition génomique CRISPR-Cas9 montrent que les réserves intracellulaires calciques IP3-dépendant et les régulateurs à la protéine G régulent la transition d’un état quiescent vers l’état prolifératif. Nous avons aussi utilisé une approche optogénétique in vivo afin de mimer la dynamique calcique des CSNsquies centes pour maintenir les CSNs dans un état de quiescence et bloquer son activation vers un stade prolifératif. Nos résultats démontrent que les dynamiques calciques et le niveau intracellulaire calcique jouent un rôle important dans l’activation des CSNs. Ensuite, nous avons investigué le microenvironnement des CSNs notamment les vaisseaux sanguins et leur rôle dans la physiologie des CSNs. Les CSNs étendent un long prolongement basal et contactent les vaisseaux sanguins. Le contact direct et la libération de facteurs par les cellules endothéliales influencent le comportement des CSNs. Ici, nous avons utilisé des souris transgéniques pour altérer la communication entre les vaisseaux sanguins et les CSNs. Comme la signalisation Notch joue un rôle clé dans la signalisation des vaisseaux sanguins, nous avons inhibé in vivo la signalisation Notch spécifiquement dans les cellules endothéliales. Nous avons trouvé que l’inhibition de la signalisation Notch dans les cellules endothéliales à des stades précoces (P0) ou à des stades tardifs (P30) augmentait le nombre de CSNs. L’analyse morphologique des vaisseaux sanguins révèle aucune altération quand Notch est inhibé à des stades tardifs (P30). Ces résultats montrent que l’inhibition de la signalisation Notch maintient lesCSNs dans un état de quiescence. / Neural stem cells (NSCs) persist in the subventricular zone of adult brain and transit from the quiescent to the proliferative states to produce new neurons. The mechanisms regulating the transition froma quiescent to a proliferative state remain unclear. Since adult NSCs are enriched in genes associated with Ca2+ signalling pathways, we aimed to determine whether the transition from quiescence to aproliferative state is Ca2+ dependent. Here, we used miniature endoscopes (mini-endoscopes) to monitor NSC division and their regulation by Ca2+ signalling in freely behaving mice. Our data revealeddifferent Ca2+ dynamics and steady-state Ca2+ intracellular levels during NSC division. Pharmacological and in vivo CRISPR-Cas9 gene editing showed that IP3-sensitive intracellular stores and G-proteins regulators regulate the transition from quiescence to proliferation. We further used in vivo optogenetics to mimic Ca2+ dynamics of quiescence state to maintain NSCs in this state and prevent NSCsto transit into proliferative state. Our results demonstrate that Ca2+ dynamics and Ca2+ intracellularlevels play an important role in NSC activation. Next, we investigated NSCs microenvironmentmainly blood vessel and their role in their physiology. The NSCs contact the blood vessels by extending their basal processes. Direct cell-cell contact and the release of factors such as VEGF (vascularendothelial growth factor) by endothelial cells (EC) influence the NSC behaviour. As Notch pathwayis a key player in vasculature signalling, we inhibit in vivo the Notch signalling specifically in EC.We found that inhibition of Notch signalling in EC at early stage (P0) or later stage (P30) increasesNSC number. Morphological analysis of blood vessel reveals no alteration when Notch signalling isinhibited at later stages (P30). These finding showed that inhibition of Notch signalling in EC maintains NSC in quiescence state.

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

La stimulation cérébrale profonde (SCP) est une procédure chirurgicale utilisée dans le traitement de divers contextes pathologiques. Ce système, composé d’électrodes implantées dans une région cible du cerveau et d’un neurostimulateur reliés par un fil, permet de délivrer un courant électrique dans une région voulue du cerveau. À ce jour, les mécanismes d’action de la SCP et les effets cellulaires qu’elle engendre demeurent mal connus. Cette problématique découle du fait qu’il existe peu de prototypes de micro-stimulation dans le domaine de la recherche, sans compter que ceux-ci ne répondent pas bien aux critères de cette recherche. Mes travaux de maîtrise visaient donc à développer un système de microstimulation pouvant être utilisé chez la souris et de développer et valider toutes les techniques nécessaires à l’implantation de ce système chez la souris. Au terme de ces travaux, nous avons développé un système de micro-stimulation : 1) utilisable chez la souris 2) pour des protocoles de stimulation chronique de longue durée (jusqu’à 1 mois), 3) possédant des paramètres électriques, semblables à ceux utilisés chez l’humain en clinique, 4) pouvant être ajustés à différents contextes pathologiques. Nous avons aussi développé toutes les techniques nécessaires à son implantation chez la souris. Cet outil novateur permettra d’approfondir notre connaissance des mécanismes d’action et des mécanismes cellulaires sous-jacents aux effets de la SCP et pourra mener, à long terme, à l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques. / Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure used in the treatment of various pathologies. This system, composed of electrodes implanted in a target area in the brain and of a neurostimulator connected by a wire, allows the delivery of an electrical current in a specific area in the brain. To this day, mechanisms of action and cellular effects resulting from DBS remain poorly understood because of a lack of micro-stimulation tools available in the domain and by the fact that these tools do not properly address requirements of this research. To address this challenge, the objectives of my master’s research were to develop a micro-stimulation system usable in mice and to develop and validate required techniques to make this system work in small-sized rodents. Through this study, we have developed a micro-stimulation system that is : 1) usable in mice, 2) able to sustain a long term chronic stimulation (up to 1 month), 3) similar to those used in human in terms of electrical parameters and 4) offering the possibility of adjusting those parameters to various pathological contexts. We also developed the required techniques for its use in mice. This novel tool will allow to deepen our knowledge on the mechanisms of action and cellular mechanisms underlying DBS effects and possibly lead to the identification of new therapeutic targets.

Les cellules souches neurales (CSNs) persistent dans la zone sous ventriculaire dans le cerveau adulte. Elles transitent d’un état quiescent à un état prolifératif afin de produire de nouveaux neurones. Les mécanismes régulant cette transition restent cependant méconnus. Les CSNs adultes étant enrichies en gènes calciques, nous avons déterminé si la transition d’un état quiescent vers un état de prolifération était calcium-dépendant. Pour ce faire, nous avons utilisé des mini-endoscopes miniatures pour observer la division cellulaire et sa régulation par la signalisation calcique chez la souris en mouvement libre. Nos données révèlent différents dynamiques calciques et niveaux intracellulaires calciques lors de la division des CSNs. Les expériences pharmacologiques et la technique d’édition génomique CRISPR-Cas9 montrent que les réserves intracellulaires calciques IP3-dépendant et les régulateurs à la protéine G régulent la transition d’un état quiescent vers l’état prolifératif. Nous avons aussi utilisé une approche optogénétique in vivo afin de mimer la dynamique calcique des CSNsquies centes pour maintenir les CSNs dans un état de quiescence et bloquer son activation vers un stade prolifératif. Nos résultats démontrent que les dynamiques calciques et le niveau intracellulaire calcique jouent un rôle important dans l’activation des CSNs. Ensuite, nous avons investigué le microenvironnement des CSNs notamment les vaisseaux sanguins et leur rôle dans la physiologie des CSNs. Les CSNs étendent un long prolongement basal et contactent les vaisseaux sanguins. Le contact direct et la libération de facteurs par les cellules endothéliales influencent le comportement des CSNs. Ici, nous avons utilisé des souris transgéniques pour altérer la communication entre les vaisseaux sanguins et les CSNs. Comme la signalisation Notch joue un rôle clé dans la signalisation des vaisseaux sanguins, nous avons inhibé in vivo la signalisation Notch spécifiquement dans les cellules endothéliales. Nous avons trouvé que l’inhibition de la signalisation Notch dans les cellules endothéliales à des stades précoces (P0) ou à des stades tardifs (P30) augmentait le nombre de CSNs. L’analyse morphologique des vaisseaux sanguins révèle aucune altération quand Notch est inhibé à des stades tardifs (P30). Ces résultats montrent que l’inhibition de la signalisation Notch maintient lesCSNs dans un état de quiescence. / Neural stem cells (NSCs) persist in the subventricular zone of adult brain and transit from the quiescent to the proliferative states to produce new neurons. The mechanisms regulating the transition froma quiescent to a proliferative state remain unclear. Since adult NSCs are enriched in genes associated with Ca2+ signalling pathways, we aimed to determine whether the transition from quiescence to aproliferative state is Ca2+ dependent. Here, we used miniature endoscopes (mini-endoscopes) to monitor NSC division and their regulation by Ca2+ signalling in freely behaving mice. Our data revealeddifferent Ca2+ dynamics and steady-state Ca2+ intracellular levels during NSC division. Pharmacological and in vivo CRISPR-Cas9 gene editing showed that IP3-sensitive intracellular stores and G-proteins regulators regulate the transition from quiescence to proliferation. We further used in vivo optogenetics to mimic Ca2+ dynamics of quiescence state to maintain NSCs in this state and prevent NSCsto transit into proliferative state. Our results demonstrate that Ca2+ dynamics and Ca2+ intracellularlevels play an important role in NSC activation. Next, we investigated NSCs microenvironmentmainly blood vessel and their role in their physiology. The NSCs contact the blood vessels by extending their basal processes. Direct cell-cell contact and the release of factors such as VEGF (vascularendothelial growth factor) by endothelial cells (EC) influence the NSC behaviour. As Notch pathwayis a key player in vasculature signalling, we inhibit in vivo the Notch signalling specifically in EC.We found that inhibition of Notch signalling in EC at early stage (P0) or later stage (P30) increasesNSC number. Morphological analysis of blood vessel reveals no alteration when Notch signalling isinhibited at later stages (P30). These finding showed that inhibition of Notch signalling in EC maintains NSC in quiescence state.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Introduction : Les symptômes à la suite d'un traumatisme craniocérébral léger, tels que des maux de tête, des difficultés de concentration et de la fatigue, peuvent persister plusieurs mois voire plusieurs années après le traumatisme. Ces symptômes persistants constituent un fardeau pour les individus, car ils peuvent avoir diverses conséquences sur le quotidien, notamment sur la participation à des activités de loisirs et sur le retour au travail. Il est recommandé que cette population reçoive des services interdisciplinaires de réadaptation spécialisée environ un mois après le traumatisme si les symptômes persistent. Toutefois, au Québec, les programmes offrant ces services se retrouvent souvent avec de longues listes d'attente limitant ainsi l'accès à ces services en temps opportun. Par conséquent, il est essentiel de comprendre les conséquences des délais d'attente et de mettre en place des stratégies pour favoriser la gestion des listes d'attente dans un contexte où l'accès aux services n'est pas accessible en temps opportun. Les objectifs de cette thèse consistent à décrire l'attente avant de recevoir des services interdisciplinaires de réadaptation spécialisée pour des adultes présentant des symptômes persistants à la suite d'un traumatisme craniocérébral léger et d'identifier les facteurs pronostiques à considérer comme critères pour la priorisation lors de la prise en charge de ces personnes. Méthodologie : Les études présentées dans cette thèse ont été réalisées en utilisant différents devis de recherche pour répondre aux objectifs. Tout d'abord, une analyse rétrospective de données a été effectuée pour décrire le parcours des individus ayant reçu des services interdisciplinaires de réadaptation spécialisée. Ensuite, une étude de cohorte observationnelle prospective a examiné la symptomatologie d'un groupe d'adultes ayant expérimenté des temps d'attente variables (délai minimum de 103 jours et maximum de 678 jours). De plus, des entrevues ont été menées pour documenter l'expérience des individus en ce qui concerne l'attente et l'accès aux services de réadaptation après un traumatisme craniocérébral léger. Enfin, une revue des revues systématiques a été réalisée pour brosser un portrait des facteurs pronostiques liés aux symptômes persistants, et une étude de consensus utilisant la méthode Delphi a été effectuée pour déterminer les facteurs pronostiques à utiliser pour la priorisation. Résultats : Dans la première étude, une analyse rétrospective des temps d'attente observés au programme de traumatismes craniocérébraux du CIUSSS de la Capitale-Nationale entre 2016 et 2020 a révélé une durée moyenne d'attente de 202 jours entre le traumatisme et la réception du premier service de réadaptation spécialisée. Il a été constaté qu'un temps d'attente plus long, soit le délai entre la référence au programme et le premier service, était associé à une durée de réadaptation plus courte. La deuxième étude a montré que des délais plus longs entre le traumatisme craniocérébral léger et le premier service de réadaptation spécialisée étaient associés à une augmentation des symptômes post-commotionnels, des symptômes anxieux plus importants et à une diminution de l'intégration communautaire. Selon la troisième étude, les individus présentant des symptômes persistants ont rencontré de nombreux enjeux d'accès aux services et ont estimé que l'attente avait exacerbé leurs symptômes. Ces trois études mettent en évidence le fardeau lié au temps d'attente et la nécessité de trouver une solution pour diminuer ce fardeau et ainsi améliorer l'accès aux services de réadaptation spécialisée. Un survol des revues systématiques a permis de recenser 35 facteurs pronostiques associés aux symptômes persistants à la suite d'un traumatisme craniocérébral léger et, parmi ceux-ci, les plus pertinents pour la priorisation selon 17 experts sont la motivation à recevoir des services, les échecs de retour au travail, l'anxiété et la dépression, avoir subi de multiples traumatismes craniocérébraux, les plaintes somatiques, les impacts fonctionnels et difficultés dans les activités quotidiennes, les idées suicidaires, les problèmes neurologiques antérieurs, le syndrome de stress post-traumatique, la qualité du sommeil, l'état de santé mentale et physique après le trauma, et le trouble aigu de stress. Conclusion : Cette thèse apporte un éclairage approfondi sous différents angles sur la période d'attente vécue par les adultes présentant des symptômes persistants après un traumatisme craniocérébral léger. De plus, la considération des facteurs pronostiques en lien avec cette problématique d'accès aux services permet d'introduire une approche standardisée et novatrice représentant une solution potentielle, soit la priorisation. Plusieurs retombées cliniques et organisationnelles peuvent être envisagées, notamment en sensibilisant les professionnels de la réadaptation et les décideurs aux diverses conséquences du temps d'attente pour cette population. / Introduction: Symptoms following a mild traumatic brain injury, such as headaches, difficulty concentrating, and fatigue, can persist for several months or even years after the injury. These persistent symptoms can have a deleterious impact on the individual's daily life, affecting their community participation, productivity, social relations, and their ability to get out and about. It is recommended that this population receives specialized interdisciplinary rehabilitation services approximately one month after the injury if symptoms persist. However, in Quebec, programs offering these services often face long waiting lists, thus limiting timely access to these services. Therefore, it is crucial to understand the impacts of waiting times and implement strategies to facilitate waitlist management in a context where access to services is challenging. The objectives of this thesis were to describe the waiting period before receiving specialized interdisciplinary rehabilitation services and to identify prognostic factors to consider for the prioritization of adults with persistent symptoms following a mild traumatic brain injury. Methods: The studies presented in this thesis were conducted using different research designs to address the objectives. Firstly, a retrospective data analysis was performed to describe the process of individuals who received specialized interdisciplinary rehabilitation services. Secondly, a prospective observational cohort study examined the symptomatology of a group of adults experiencing variable waiting times. Additionally, interviews were conducted to explore individuals' perspective regarding waiting and accessing rehabilitation services after a mild traumatic brain injury. Lastly, a review of systematic reviews was conducted to provide an overview of prognostic factors related to persistent symptoms, and a consensus study using the Delphi method was conducted to determine the prognostic factors to be used for prioritization. Results: In the first study, a retrospective analysis of waiting times at the traumatic brain injury program of CIUSSS de la Capitale-Nationale between 2016 and 2020 revealed an average waiting time of 202 days between the trauma and the first specialized rehabilitation visit. A longer waiting time between referral and the first visit was associated with a shorter duration of rehabilitation. The second study showed that longer delays between mild traumatic brain injury and the first specialized rehabilitation visit were associated with increased symptoms, anxiety, and decreased community integration. According to the third study, individuals with persistent symptoms faced several challenges in accessing services and perceived that waiting exacerbated their symptoms. These three studies highlight the burden associated with waiting times and the need to consider prognostic factors to improve access to specialized rehabilitation services. Among the 35 factors identified in the overview of systematic reviews, the most relevant for prioritization according to 17 experts are acute stress disorder, anxiety and depression, baseline mental and physical health, functional impacts and difficulties in performing activities of daily living, motivation to receive services, multiple concussions, prior neurological problems, posttraumatic stress disorder, quality of sleep, unsuccessful return to work, somatic complaints and suicidal ideation. Conclusion: This thesis provides an in-depth insight from various perspectives into the challenge of waiting times experienced by adults with persistent symptoms following a mild traumatic brain injury. Furthermore, considering prognostic factors related to this access problem allows introducing an innovative approach as a potential solution, namely prioritization. Several clinical and organizational outcomes are proposed, including raising awareness among rehabilitation professionals and decision makers regarding the various consequences of waiting times for this population.

Les recherches sur le cerveau portent fréquemment sur ses réseaux fonctionnels internes. Cela implique l'évaluation de la connectivité fonctionnelle (CF), qui est la corrélation statistique entre les activités neuronales dans diverses régions cérébrales. L'une des techniques les plus utilisées pour mesurer la connectivité fonctionnelle est l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Cette technique repose sur le principe qu'une activité neuronale accrue dans une région cérébrale spécifique entraîne généralement une augmentation du flux sanguin cérébral dans la même région. Cette augmentation du flux sanguin cause l'élévation des niveaux d'oxygène relatifs du cerveau, ce sont ces changements qui sont mesurés par l'IRMf. Cependant, il est connu que la relation entre l'activité neuronale locale et les changements subséquents dans le flux sanguin cérébral est complexe. Une meilleure compréhension de cette relation pourrait influencer l'interprétation des données de connectivité fonctionnelle issues de l'IRMf. Dans ce travail, la relation entre la connectivité fonctionnelle mesurée par IRMf de repos et la variabilité dans la structure vasculaire régionale du cerveau est étudiée. Cela est effectué en utilisant des données publiques disponibles sur la structure vasculaire entière du cerveau de la souris. La variabilité de la structure vasculaire cérébrale est évaluée à l'aide d'une métrique appelée similarité vasculaire. Ensuite, la relation entre la variabilité de la structure vasculaire et la CF est quantifiée en utilisant des modèles de régression linéaire multiple de la connectivité fonctionnelle. Ces modèles incorporent la similarité vasculaire aux côtés de prédicteurs de la CF couramment utilisés issus de la connectivité structurelle et de la topologie spatiale. Ces modèles révèlent que la variabilité de la microstructure vasculaire explique une quantité significative de la variance de la CF mesurée par IRMf de repos, et ce, autant dans des ensembles de données de connectivité fonctionnelle femelle que mâle. / The study of the brain frequently focuses on its intrinsic functional networks. This involves evaluating the functional connectivity (FC), which is the statistical correlation between neuronal activities in various brain regions. One of the most widely used techniques to measure functional connectivity is functional magnetic resonance imaging (fMRI). This technique relies on the principle that increased neuronal activity in a specific brain region typically leads to a rise in cerebral blood flow in the same region. Subsequently, this increased blood flow elevates the relative oxygen levels in the brain's blood, which is detected by the fMRI. However, it is known that the relationship between the local neuronal activity and subsequent changes in cerebral blood flow is complex. A better comprehension of this relationship could influence the interpretation of functional connectivity data arising from fMRI. In this study, the relation of resting-state fMRI functional connectivity and the variability in regional brain vasculature is investigated. This is done by using publicly available whole-brain vasculature data of the mouse brain. The variability of the brain vasculature is assessed using a metric called vascular similarity. Then the relationship between the variability of the brain vasculature and the FC is quantified using multiple linear regression models of functional connectivity. These models incorporate vascular similarity alongside commonly used metrics of FC derived from structural connectivity and spatial topology. These models reveal that microvascular structure variability explains a significant amount of variance in the FC measured by resting-state fMRI in both female and male FC datasets.

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

Thèse (M. Sc.)--Université Laval, 2006. / Titre de l'écran-titre (visionné le 28 mars 2007). Bibliogr.

Thèse d'exercice : Médecine. Anesthésie-réanimation : Nantes : 2007. / Bibliogr.

Thèse doctorat : Electronique, Electrotechnique, Automatique. Traitement d'Images et Vision par Ordinateur : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 18 p.