Ce travail avait pour objet d’étudier les propriétés d’horloge et de synchronisation de la peau, un modèle potentiel d’horloge périphérique. L’activité rythmique a été analysée par bioluminescence en temps réel, sur des explants de peau abdominale et des fibroblastes dermiques primaires, isolés à partir de rats transgéniques Per1-luciférase. Nous avons montré que des explants de peau présentent une activité rythmique soutenue en culture, indiquant une importante synchronisation interne dans le tissu. Cette synchronisation se manifeste au cours du développement post-natal à partir de 1 mois et augmente jusqu’à 6 mois, avant de décroître, laissant place à des rythmes altérés à l’âge de 2 ans. Nous avons aussi établi que les fibroblastes dermiques présentent la propriété de compensation thermique commune à toutes les horloges circadiennes, et qu’ils sont potentiellement synchronisables par la mélatonine puisque celle-ci augmente leur amplitude en culture. Nous avons aussi préparé un vecteur lentiviral exprimant le gène rapporteur luciférase sous le contrôle du promoteur du gène horloge Bmal1, un nouvel outil pour compléter l’étude des rythmes dans les cellules de la peau. / This work aimed to investigate the skin as a potential model of peripheral clock by characterizing its rhythmic and synchronization properties. Circadian activity was examined in abdominal skin explants and fibroblasts derived from Per1-Luciferase transgenic rats by real-time recording of bioluminescence. First, the skin clock was characterized from early postnatal to old age. Low amplitude oscillations appeared at 1 month only and their robustness increased until 6 months. In 1-2 year-old rats, skin circadian rhythms showed decreasing amplitude and abnormal cycles. Primary fibroblasts derived from the skin at the same ages demonstrated similar pattern of clock activity. Temperature compensation, an intrinsic clock feature, was shown the first time in skin and primary fibroblasts. Secondly, we demonstrated a phase-dependent effect of melatonin to increase the amplitude of oscillations in skin primary fibroblasts, indicating it displays a synchronising role in the circadiansystem. Finally, to facilitate our studies on the multioscillatory skin tissue, we constructed a lentivirus carrying a Bmal1-luciferase reporter, to measure clock genes activities in human skin cells.

La vue est sans doute le plus important des sens. L'anatomie, l'histologie et la physiologie de l'œil normale chez les espèces de laboratoire adultes ont généralement été bien documentées. Cependant, les références décrivant les caractéristiques histomorphologiques du développement oculaire postnatal chez les animaux de laboratoire demeurent sporadiques et incomplètes. L'évaluation de tissus oculaires provenant d'animaux immatures peut être nécessaire lors d’études précliniques juvéniles de toxicité effectuées dans le but d’évaluer l'innocuité de médicaments destinés à la population pédiatrique. En effet, les données découlant d'études précliniques réalisées avec des animaux matures ne sont pas toujours jugées appropriées pour évaluer la toxicité d'un composé lorsqu'il est administré à des enfants. Cependant, la rareté des références histologiques sur le développement postnatal chez les animaux, ainsi que l'absence courante de témoins appariés selon l'âge pour les animaux sacrifiés de façon précoce lors d’études juvéniles, peuvent rendre difficile l'analyse des structures de l’œil en développement. Ainsi, l'objectif de cette thèse était de fournir des connaissances histologiques et immunohistochimiques (IHC) sur le développement oculaire postnatal, de la naissance au stade prépubère, chez le rat Sprague Dawley (SD), cochon domestique (DP), cochon miniature Göttingen (MP) et chien Beagle (BG). Les résultats de cette thèse ont démontré l'immaturité marquée de toutes les structures oculaires chez les rats SD et les chiens BG à la naissance et pendant la période postnatale. À la naissance, la rétine chez ces espèces altriciales était encore composée de la couche neuroblastique externe fœtale, et plusieurs étapes cruciales de la rétinogenèse, mises en évidence avec l’IHC, se sont produites lors des premières semaines de vie. D’autres évidences d'immaturité oculaire chez ces espèces incluaient la stratification de l’épithélium cornéen lors de l'ouverture des paupières et la présence de vestiges de la vascularisation hyaloïde. En revanche, les yeux des DP et MP, considérés comme une espèce précoce, étaient davantage développés à la naissance, néanmoins, d'importants changements de morphogenèse ont été observés lors de la période postnatale. Par exemple, la rétine du cochon néonatal présentait des photorécepteurs peu développés. Chez toutes les espèces examinées, la prolifération cellulaire et l'engagement des cellules dans le cycle cellulaire, mis en évidence avec Ki-67 et/ou PHH3, étaient prédominants dans la majorité des structures oculaires en développement. L'apoptose, démontrée avec l'IHC contre caspase-3 activé et/ou l'histochimie TUNEL, s’est avérée une caractéristique histologique clé à des âges précis de la rétinogenèse chez les rats SD et les chiens BG. Ce changement était aussi notable dans l'épithélium immature du cristallin du rat SD, ainsi que dans les vestiges hyaloïdes chez toutes les espèces. Enfin, des évidences d’activation non-apoptotique de caspase-3 ont été observées dans différents types cellulaires chez toutes les espèces. Les connaissances présentées dans cette thèse pourront servir de référence pour les pathologistes devant évaluer des structures oculaires en développement dans le cadre d'études précliniques de toxicité. Par ailleurs, les résultats de cette thèse ouvrent la voie pour des investigations plus approfondies sur le développement oculaire, particulièrement chez le chien et le cochon, qui pourront servir à des recherches futures en ophtalmologie pédiatrique. / Vison is arguably the most important of senses. The normal anatomy, histology, and physiology of the eye in mature laboratory species have generally been well documented, particularly in rodents. However, references addressing the histomorphological features of the postnatal ocular development in laboratory animals, notably in nonprimate large animal models, remain sporadic and incomplete. From a veterinary toxicologic pathology perspective, the evaluation of ocular tissues from immature animals may be needed during different types of preclinical juvenile animal toxicity studies conducted to assess the safety of xenobiotics on the pediatric population. Data from preclinical studies conducted in mature animals are often not deemed appropriate to evaluate the toxicity of a drug when administered to children, thus warranting the need to use juvenile animals. However, the paucity of histological references describing the postnatal development of laboratory animals, along with the common lack of age-matched controls when animals are unexpectedly sacrificed (or found death) early during juvenile studies, can render the analysis of developing ocular structures challenging. Thus, the objective of this thesis was to provide comprehensive histological and immunohistochemical (IHC) knowledge on the postnatal ocular development, using several age timepoints from birth to the peripubertal stage, in the Sprague Dawley (SD) rat, domestic pig (DP), Göttingen minipig (MP) and Beagle (BG) dog. Overall, the results from this thesis demonstrated the marked immaturity of all ocular structures in SD rats and BG dogs at birth and during the postnatal period. Notably, the retina at birth in these altricial species still contained the highly proliferative fetal outer neuroblastic layer, and critical retinogenesis events, highlighted with IHC, occurred rapidly during the first few weeks of life. Other noteworthy features of ocular immaturity in these species included the corneal epithelial stratification happening around the time of eyelid opening, the presence of hyaloid vascular remnants, and the globally poorly developed eye anterior segment. Contrastingly, the eyes of the DP and MP, considered a precocial species, were appreciably more developed at birth, although important ocular morphogenesis changes still occurred after birth. Importantly, the neonatal pig retina presented poorly developed cone and rod photoreceptors. In all examined species, cellular proliferation and the engagement of cells in the cell cycle, highlighted by Ki-67 and/or PHH3 IHC, were prominent in nearly all developing ocular structures for variable periods of time. Physiologically occurring apoptosis, highlighted by cleaved-caspase-3 IHC and/or TUNEL histochemistry, was a key histological feature of retinogenesis at specific age timepoints in SD rats and BG dogs, and was notable in the SD rat immature lens epithelium, as well as in regressing hyaloid vasculature remnants of all species. Lastly, evidence of nonapoptotic activation of caspase-3 was observed in different ocular cell types in all species. The information presented in this thesis will hopefully serve as general reference material for pathologists evaluating immature ocular structures in the context of preclinical toxicity studies. Moreover, the results pave the way for more in-depth investigations of specific ocular developmental events in nonprimate large animal models that may be useful for pediatric ophthalmology translational research.

Le système endocannaboïde (eCB) est constitué des ligands, des récepteurs – les plus étudiés étant les récepteurs CB1 et CB2 – et les enzymes de synthèse et de dégradation. Les ligands étant lipophiles, ils ne sont pas encapsulés dans des vésicules, ce qui place les enzymes de synthèse et de dégradation dans une position de régulateurs clés. Plusieurs études démontrent une participation du système eCB à des processus de développement dans le système nerveux central (SNC). La rétine est un modèle important pour l’étude de ces processus car elle contient plusieurs types cellulaires bien connus, dont le patron de développement est clairement établi. Pour l’instant très peu est connu sur l’expression du système eCB durant le développement rétinien. C’est dans ce cadre que les patrons d’expression du récepteur CB1 et de l’enzyme de dégradation FAAH ont été étudiés pendant le développement rétinien postnatal chez le rat. Pour identifier les types cellulaires exprimant ces protéines, des co-marquages ont été accomplis pour le récepteur CB1 ou FAAH et des marqueurs des types cellulaires rétiniens. À P1, les cellules ganglionnaires, amacrines, horizontales et mitotiques expriment le récepteur CB1. Les cellules ganglionnaires et amacrines cholinergiques sont FAAH-positives. Au cours du développement, certains types cellulaires démontrent une expression transitoire de ces deux protéines, suggérant une implication du système eCB dans les processus de développement. Nos données démontrent également une importante expression du système eCB dans la rétine adulte, ce qui soutient l’hypothèse de son implication dans la réponse rétinienne. En bref, des études fonctionnelles in vitro sur des rétines de non-mammifères ont révélées que le récepteur CB1 modulait la réponse des cônes et des cellules bipolaires. Malgré la récente démonstration de sa présence dans la rétine, il n’existe pas de d’étude sur le rôle du récepteur CB2 dans la rétine. Dans cette thèse, les conséquences fonctionnelles de l’élimination des récepteurs CB1 ou CB2 ont été évaluées chez des souris transgéniques. Les réponses rétiniennes ont été enregistrées par électrorétinographie chez des souris cnr1-/- (CB1R-KO) et cnr2-/- (CB2R-KO). Nos données suggèrent une implication différente pour chaque récepteur dans la formation de la réponse rétinienne / The endocannabinoid (eCBs) system is composed of the ligands, the receptors - the most studied are CB1R and CB2R – and the synthesizing and degradative enzymes. The lipophilic ligands are not stored in vesicles, thereby placing the synthesizing and degradative enzymes as key regulators of the receptor function. The eCB system is thought to participate to developmental processes in the central nervous system (CNS). The rodent retina is a valuable model to study CNS development, as it contains well identified cell types with established developmental timelines. Very little is known about the distribution of this neuromodulationsystem in the developing retina. In this thesis, the expression patterns of CB1R and eCB degradative enzyme FAAH were investigated in the rat retina during postnatal development. To identify the cells expressing these proteins, co-stainings were carried out for CB1R or FAAH and retinal cell type markers. At P1, CB1R was expressed in ganglion, amacrine, horizontal and mitotic cells, whereas FAAH was present in ganglion and cholinergic amacrine cells. In the course of development, both CB1R and FAAH were transiently expressed in some cell type, suggesting a role of the eCB system in developmental processes. Furthermore, our data demonstrated an important expression of both proteins in adult animals, supporting the hypothesis that the eCB system is involved in retinal functions. Briefly, functional in vitro studies on non-mammalian retinae have revealed an effect of CB1R on cone photoreceptors and bipolar cells response. Despite the recent demonstration of CB2R mRNA and protein presence in the retina, there are no data on CB2R functional role in retina have been published. In this thesis, the consequences of removing either CB1R or CB2R from the retina of transgenic mice were evaluated. Retinal response was recorded by electroretinogram in cnr1-/- (CB1R-KO) and cnr2-/- (CB2R-KO) mice. This data suggests that both receptors are involved in shaping the retinal response to light and they have different roles in this process.

Le système endocannaboïde (eCB) est constitué des ligands, des récepteurs – les plus étudiés étant les récepteurs CB1 et CB2 – et les enzymes de synthèse et de dégradation. Les ligands étant lipophiles, ils ne sont pas encapsulés dans des vésicules, ce qui place les enzymes de synthèse et de dégradation dans une position de régulateurs clés. Plusieurs études démontrent une participation du système eCB à des processus de développement dans le système nerveux central (SNC). La rétine est un modèle important pour l’étude de ces processus car elle contient plusieurs types cellulaires bien connus, dont le patron de développement est clairement établi. Pour l’instant très peu est connu sur l’expression du système eCB durant le développement rétinien. C’est dans ce cadre que les patrons d’expression du récepteur CB1 et de l’enzyme de dégradation FAAH ont été étudiés pendant le développement rétinien postnatal chez le rat. Pour identifier les types cellulaires exprimant ces protéines, des co-marquages ont été accomplis pour le récepteur CB1 ou FAAH et des marqueurs des types cellulaires rétiniens. À P1, les cellules ganglionnaires, amacrines, horizontales et mitotiques expriment le récepteur CB1. Les cellules ganglionnaires et amacrines cholinergiques sont FAAH-positives. Au cours du développement, certains types cellulaires démontrent une expression transitoire de ces deux protéines, suggérant une implication du système eCB dans les processus de développement. Nos données démontrent également une importante expression du système eCB dans la rétine adulte, ce qui soutient l’hypothèse de son implication dans la réponse rétinienne. En bref, des études fonctionnelles in vitro sur des rétines de non-mammifères ont révélées que le récepteur CB1 modulait la réponse des cônes et des cellules bipolaires. Malgré la récente démonstration de sa présence dans la rétine, il n’existe pas de d’étude sur le rôle du récepteur CB2 dans la rétine. Dans cette thèse, les conséquences fonctionnelles de l’élimination des récepteurs CB1 ou CB2 ont été évaluées chez des souris transgéniques. Les réponses rétiniennes ont été enregistrées par électrorétinographie chez des souris cnr1-/- (CB1R-KO) et cnr2-/- (CB2R-KO). Nos données suggèrent une implication différente pour chaque récepteur dans la formation de la réponse rétinienne / The endocannabinoid (eCBs) system is composed of the ligands, the receptors - the most studied are CB1R and CB2R – and the synthesizing and degradative enzymes. The lipophilic ligands are not stored in vesicles, thereby placing the synthesizing and degradative enzymes as key regulators of the receptor function. The eCB system is thought to participate to developmental processes in the central nervous system (CNS). The rodent retina is a valuable model to study CNS development, as it contains well identified cell types with established developmental timelines. Very little is known about the distribution of this neuromodulationsystem in the developing retina. In this thesis, the expression patterns of CB1R and eCB degradative enzyme FAAH were investigated in the rat retina during postnatal development. To identify the cells expressing these proteins, co-stainings were carried out for CB1R or FAAH and retinal cell type markers. At P1, CB1R was expressed in ganglion, amacrine, horizontal and mitotic cells, whereas FAAH was present in ganglion and cholinergic amacrine cells. In the course of development, both CB1R and FAAH were transiently expressed in some cell type, suggesting a role of the eCB system in developmental processes. Furthermore, our data demonstrated an important expression of both proteins in adult animals, supporting the hypothesis that the eCB system is involved in retinal functions. Briefly, functional in vitro studies on non-mammalian retinae have revealed an effect of CB1R on cone photoreceptors and bipolar cells response. Despite the recent demonstration of CB2R mRNA and protein presence in the retina, there are no data on CB2R functional role in retina have been published. In this thesis, the consequences of removing either CB1R or CB2R from the retina of transgenic mice were evaluated. Retinal response was recorded by electroretinogram in cnr1-/- (CB1R-KO) and cnr2-/- (CB2R-KO) mice. This data suggests that both receptors are involved in shaping the retinal response to light and they have different roles in this process.