Le cortex moteur est responsable de la plupart des mouvements volontaires. Cependant, cette appellation de cortex moteur couvre en réalité plusieurs aires corticales chez l'humain, comme le cortex moteur primaire, le cortex prémoteur ou encore le cortex somatosensoriel, interagissant tous les uns avec les autres. Les zones des cortex sont reliées à des régions spécifiques du corps ; comme le CFA (Caudal Forlimb area) situé dans le cortex moteur primaire chez le rat, qui est la zone responsable des mouvements de la patte avant. Le CFA n'est pas la seule zone responsable des mouvements de la patte avant. Des travaux ont montré qu'une seconde zone existe dans le cortex prémoteur chez le primate, et dans le cortex moteur secondaire chez le rongeur. L'apprentissage tout au long de notre vie est possible grâce à la réorganisation des connexions neuronales dans les différents cortex. Ces changements ne sont pas spontanés et semblent être possibles suite au relâchement de la dopamine dans le cortex par les neurones dopaminergiques. Mon mémoire de maitrise porte sur l'exploration de l'origine de ces projections dopaminergiques vers les zones permettant le mouvement des pattes avant chez le rat, ainsi que sur la comparaison entre les projections dopaminergiques visant chacune de ces zones. Dans un premier temps, une brève présentation des différents cortex chez le rat et le primate, ainsi que de leurs fonctions connues sera effectuée, suivie d'une présentation de la dopamine et de ses implications dans la plasticité et le mouvement. Dans un second temps, les résultats obtenus lors de l'injection de différents marqueurs rétrogrades (Virus rétrograde, CTB et retrobeads) seront exposés, et conduiront à la conclusion que les neurones dopaminergiques projetant vers ces cortex se situent dans le mésencéphale, plus précisément dans l'aire ventrale tegmentale (VTA) et dans la substance noire.

La leucomalacie periventriculaire est l’une des causes principales d’infirmité motrice cérébrale chez le nouveau-nés prématurés. Notre hypothèse est qu’une inflammation maternelle sensibilise le cerveau immature à des lésions de la substance blanche (SB) et neuronales excitotoxiques. Afin de la tester, des rates Sprague Dawley ont reçu de LPS d’E.coli à 19 et 20 jours de gestation. Les rates témoins ont reçu des injections de PBS. Les rats nouveau-nés ont reçu d’iboténate à P4 puis sacrifiés à P5 et P9. Dans le groupe LPS vs temoin, nous avons montré une aggravation des lésions de la substance blanche caractérisées par une activation microgliale, hypomyélinisation et astrogliose. Une diminution des neurones GABAergiques et dopaminergiques était associée aux lésions de la SB. Nous avons montré une diminution de la liaison des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 aux ligands spécifiques. Le LPS potentialise les effets de l’Ibo en majorant les lésions cérébrales macroscopiques et diffuses. / The periventricular leucomalacia is one of the main causes of cerebral palsy in premature infants. This disorder desease is multifactorial. Our hypothesis is that maternal inflammation sensitizes the immature brain to white matter (WM) and neuronal excitotoxic lesions. To test it, Sprague Dawley rats received LPS E. Coli at 19 and 20 days of gestation. The female control have received injections of PBS. The newborn rats received iboténate at P4 and then sacrificed at P5 and P9. In LPS groups vs control groups, immunohistochemical study showed an aggravation of histological lesions of the WM characterized by microglial activation, a hypomyelinisation and astrogliose. A decrease in GABAergic neurons and dopaminergic neurons were associated with WM lesions. Autoradiographic studies also showed a decrease of dopaminergic receptors D1 and D2 binding specific ligands. In this study, we showed that the LPS potentiates the effects of the Ibo by increasing macroscopic and diffuse brain injury.

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

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 194-221. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 92-119. Publ. aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 131-155. Publ. aussi en version électronique.

Cette thèse démontre que les récepteurs nucléaires Nur77 et Nor-1 ainsi que les neuropeptides dynorphine (DYN) et enképhaline (ENK) sont des facteurs déterminants de la régulation du système dopaminergique. Notre premier manuscrit démontre d’une part que Nur77 et Nor-1 sont très clairement impliqués dans la régulation de l’homéostasie du système dopaminergique et qu’ils y jouent des rôles distincts, voire opposés, dans les conditions basales et dans les réponses comportementales et biochimiques aux psychostimulants. La délétion génétique de Nur77 augmente la proportion des récepteurs D2 en haute affinité (D2high), supprime les stéréotypies et perturbe la persistance de la préférence de place induites par l’administration répétée de psychostimulants. À l’inverse, la délétion de Nor-1 diminue la proportion des récepteurs D2high, atténue les comportements moteurs en réponse à l’amphétamine et supprime la sensibilisation comportementale. La délétion de Nor-1 module également l’expression de la DYN et de l’ENK favorisant ainsi une diminution de la réponse comportementale alors que celle de Nur77 induit l’effet inverse. Ainsi, Nor-1 et Nur77 jouent des rôles opposés, la délétion de Nor-1 tempère les comportements moteurs, celle de Nur77 les exacerbe. Notre second manuscrit démontre d’autre part que la DYN et l’ENK sont toutes deux nécessaires et ont des rôles opposés dans la manifestation des comportements de base médiés par la dopamine. Par contre, dans les conditions d’une exposition répétée aux psychostimulants, la DYN et l’ENK agissent de concert en potentialisant l’exacerbation de l’activité locomotrice et sont donc toutes deux indispensables à la sensibilisation comportementale. Nos travaux révèlent également l’existence d’interactions entre les neurotransmissions enképhalinergique et dynorphinergique et donc entre les deux voies de sortie indirecte et directe des ganglions de la base. Aussi, les neuropeptides DYN et ENK sont modulés différentiellement par la délétion de Nur77 et de Nor-1 et inversement leur délétion régule de manière différente l’expression de ces facteurs de transcription. Ceci suggère l’existence d’une relation de régulation réciproque entre les récepteurs nucléaires et ces neuropeptides. Nur77 et Nor-1 sont donc des régulateurs clés de la transmission dopaminergique et des réponses comportementales aux psychostimulants et ce, principalement via la modulation des récepteurs dopaminergiques et des neuropeptides striataux. / This present study demonstrates that the nuclear receptors Nur77 and Nor-1 and the neuropeptides dynorphin (DYN) and enkephalin (ENK) are crucial in dopaminergic system regulation. On one hand, our first manuscript shows that Nur77 and Nor-1 are deeply involved in the homeostatic regulation of the dopaminergic system and play distinct, mostly opposite roles, in basal dopaminergic neurotransmission and in psychostimulants-induced behavioral and biochemical effects. In particular, Nur77 deletion exacerbates the behavioral effects of both acute and chronic amphetamine (AMPH) administrations while Nor-1 deletion has the opposite effect. In fact, Nur77 deletion favors the upregulation of the proportion of D2 receptors in high affinity state (D2high) and suppress AMPH-induced stereotyped behavior. On the contrary, Nor-1 deletion downregulates the D2high receptors proportion, attenuates locomotor activity in response to chronic AMPH administration and consequently suppresses the development of behavioral sensitization. Nor-1 deletion modulates DYN and ENK expression in a way that promotes decreased behavioral responses to psychostimulants and that is opposite to the effects of Nur77 deletion on these very same neuropeptides. Also, Nur77 deletion suppresses the persistance of cocaine-induced place preference wherese Nor-1 deletion has no effect. Thus, Nor-1 and Nur77 mostly play opposite roles, Nor-1 deletion dampens ambulatory activity whereas Nur77 deletion exacerbates it. On the other hand, our second manuscript shows that DYN and ENK are both necessary and play opposite roles in dopamine-mediated basal behaviors. However, during chronic psychostimulants exposure, DYN and ENK both contribute to the exacerbation of locomotor activity and they are consequently both essential for the expression of behavioral sensitization. Besides, our results highlight a cross-talk between ENK and DYN neurotransmissions and thus between the indirect and direct output pathways of the basal ganglia. Interestingly, we also show that the striatal DYN and ENK deletions could differentially modulate Nur77 et Nor-1 expression. This suggests that the nuclear receptors and the neuropeptides ENK and DYN share an intimate reciprocal regulation relationship. Collectively, our results strongly establish that Nur77 and Nor-1 are key regulators of the dopaminergic neurotransmission and of behavioral responses to psychostimulants and this, mostly via the modulation of dopaminergic receptors and striatal neuropeptides.

Les cellules souches humaines induites à la pluripotence (hiPSCs) ont été conçues pour la première fois en 2007 par l’équipe du Docteur Yamanaka, au Japon. Ce sont des cellules somatiques reprogrammées par un virus permettant, par exemple, la différenciation neuronale à des fins d'étude de maladies neuro-développementales telle que la Schizophrénie. Le prélèvement des cellules somatiques se fait aujourd'hui majoritairement par des méthodes assez invasives, notamment les biopsies de peau ou prélèvements sanguins. Ceci peut représenter un frein à leur utilisation notamment chez les enfants et surtout les enfants malades. La différenciation neuronale privilégiée est la voie dopaminergique (DA) car c'est ce type cellulaire qui est principalement atteint chez les schizophrènes. C'est pourquoi on priorise pour ce projet l'utilisation de cellules contenues dans l'urine, qui seront reprogrammées via un virus non-intégratif, le virus de Sendaï (SeV). La différenciation neuronale nous permettra d'obtenir des neurones DA fonctionnels, caractérisés par électrophysiologie. Les expériences ont montré une très grande efficacité de reprogrammation cellulaire au niveau des cellules d'urine, ainsi qu'un grand potentiel de différenciation neuronale, malgré quelques différences observées entre les lignées saines et schizophréniques. Grâce à ce projet, la réalisation d'un modèle cellulaire pour la Schizophrénie a pu être établie. Les différences notées entre les lignées pendant la différenciation ouvrent une nouvelle voie pour approfondir l'étude de la maladie au niveau cellulaire et moléculaire. / Human Induced Pluripotent Stem Cells (hiPSCs) were conceived for the first time in 2007 in Japan, by Doctor Yamanaka’s team. These are somatic cells reprogrammed thanks to a retrovirus allowing, for example, neuronal differentiation for the purpose of neurodevelopmental disorders studies such as Schizophrenia. Today, the removal of somatic cells is mainly made by enough invasive methods, including skin and blood biopsies. This can represent a brake in their use predominantly children, mainly sick children. The preferred neuronal differentiation is the dopaminergic (DA) way because it's the mostly cell type affected in schizophrenics. That's why we prioritize the use of urine cells for this project, reprogrammed via a non integrative virus, the Sendai virus (SeV). The neuronal differentiation enables us to get functional DA neurons characterized by electrophysiology. Experimentations show a huge efficiency of urine cells reprogramming as well as a great potential of neuronal differentiation despite some distinctions between the two lines. Thanks to this project, the achievement of a cellular model for Schizophrenia could be established. The differences noticed between the two lines during the differentiation open up a new way to make cellular and molecular studies of this disease deeper.

Contexte : Notre capacité à développer les stratégies cognitives nécessaire pour faire face au stress de la vie quotidienne est régulée par différents réseaux neuronaux spécifiques à chacune des régions du cerveau. Des évidences expérimentales suggèrent qu'un stress prolongé chez la souris induit des comportements dépressifs via des modifications morphologiques et moléculaires des voies dopaminergiques mésolimbiques et mésocorticales. Cependant, la traduction derrière ces changements est encore mal comprise et on ignore si elle affecte de la même manière les mâles et les femelles. Méthodes : Nous avons utilisé le stress de la défaite sociale chronique (CSDS) pour induire des comportements similaires à la dépression chez des souris mâles et femelles. La densité des projections mésolimbiques et corticales a été évaluée par immunohistochimie combinée à une analyse de type Scholl. L’activité de la signalisation dopaminergique a été évaluée à l’aide du marqueur pERK dans l’aire ventrale tegmentale (VTA), le nucleus accumbens (NAc) et le cortex préfrontal médian (mPFC). De plus, des souris transgéniques DAT-IresCRE-RiboTag ont été utilisées afin d’isoler l’ARNm des neurones dopaminergiques, puis une analyse de l'expression différentielle des gènes a été faite par le biais du séquençage des ARNm. Résultats : Le stress social réduit la densité des projections axonales dopaminergiques dans le mPFC, mais pas dans le NAc chez les deux sexes. Les souris susceptibles au stress présentent une diminution de l'expression de pERK dans la VTA et le mPFC, mais une augmentation de la protéine dans le NAc. Nos analyses d’expression différentielle ont révélé des signatures transcriptionnelles spécifiques aux axones et aux somas dopaminergiques associés à la susceptibilité au stress chez les mâles et les femelles. Finalement, nous avons identifié des gènes régulateurs spécifiques aux somas et aux axones, qui sous-tendent l'expression de la susceptibilité au stress chez les mâles et les femelles. Conclusion : Nos résultats indiquent que le stress de la défaite sociale a un impact différent sur les voies mésolimbiques et mésocorticales en modifiant différemment les programmes transcriptionnels qui régulent la plasticité somatique et axonale chez les deux sexes. / Background: Our ability to develop the cognitive strategies required to deal with daily-life stress is regulated by region-specific neuronal networks. Experimental evidences suggest that prolonged stress in mice induces depressive-like behaviors via morpho-functional and molecular changes of the mesolimbic and mesocortical dopaminergic pathways. Yet, the transcriptional programs underlying these changes are still poorly understood and whether they affect males and females similarly is unknown. Methods: We used chronic social defeat stress (CSDS) to induce depressive-like behaviors in male and female mice. Density of the mesolimbic and cortical projections was assessed via IHC combined with Scholl analysis along with the staining of the activity-dependent marker pERK in the ventral tegmental area (VTA), nucleus accumbens (NAc) and medial prefrontal cortex (mPFC). DAT-IRES-CRE-RiboTag transgenic mice were used to isolate from mRNA dopaminergic axons and somas and analyze gene expression through RNAseq. Transcriptional profiles were analyzed through differential expression combined with gene network analyses. Results: Social stress decreased the density of dopaminergic axonal projections to the mPFC but not the NAc of susceptible mice. This was accompanied by decreased pERK expression in the VTA of susceptible but not resilient mice. Our differential expression and gene network analyses revealed soma- and axon-specific transcriptional signatures associated with stress susceptibility and resilience in males and females. We identified soma and axon specific key regulators of sex-specific gene networks underlying the expression of susceptibility and resilience in males and females. Conclusion: Our results indicate that social defeat stress impacts the mesolimbic and mesocortical pathways differently in males and females by altering the transcriptional programs regulating somatic and axonal plasticity differently. These sex-specific changes are likely to underlie the morpho-functional changes induced by CSDS and contribute to the expression of susceptibility or resilience to social stress in both sexes.

Dans le cadre de la production de nouvelles espèces aquacoles, le sandre, Sander lucioperca, est devenu, depuis plusieurs années, une espèce d’intérêt piscicole en raison de sa valeur économique potentielle. Pour développer et pérenniser sa production aquacole, il est nécessaire de comprendre et maîtriser son cycle de reproduction ainsi que les mécanismes physiologiques mis en jeu afin d’obtenir des œufs et des juvéniles viables tout au long de l’année. Dans cet optique d’optimisation du contrôle du cycle, la dopamine apparaît, chez de nombreux téléostéens dont certains perciformes, comme un inhibiteur de l’axe gonadotrope, via les récepteurs de la famille D2, en bloquant le pulse ovulatoire de LH et l’ovulation. Chez le sandre, le rôle de la dopamine et de ses récepteurs, notamment les récepteurs de la famille D1, est inconnu. L’objet de cette thèse est de déterminer le rôle du système dopaminergique lors des phases finales de l’ovogénèse chez le sandre à travers trois axes principaux : (1) déterminer l’effet du blocage des récepteurs de la dopamine, D1 ou D2, sur la régulation de l’axe gonadotrope et l’induction de l’ovulation en absence et en présence d’une molécule de sGnRHa, (2) définir le répertoire et le profil d’expression des récepteurs dopaminergiques par l’étude du transcriptome cérébral du sandre en période pré-ovulatoire et (3) établir le rôle de la dopamine et de ses différents récepteurs (familles D1 et D2) dans la régulation directe et locale de l’axe gonadotrope aux niveaux cérébral et ovarien. La première partie de ce travail a permis pour la première fois, par l’utilisation d’antagonistes spécifiques des familles de récepteurs D1 et D2, de mettre en évidence un rôle potentiel de la dopamine sur la sécrétion de certains stéroïdes sexuels en période pré-ovulatoire chez le sandre par l’intermédiaire des récepteurs de la famille D1. L’identification de l’ensemble des récepteurs de la dopamine existant chez le sandre nous a permis de confirmer leur expression à tous les niveaux de l’axe gonadotrope (cerveau, hypophyse et ovaires) étayant l’hypothèse d’un rôle de la dopamine dans la reproduction du sandre. Enfin, la dernière partie de ce projet a permis de montrer un rôle régulateur du système dopaminergique, directement au niveau ovarien, sur la production de testostérone par l’intermédiaire des deux familles de récepteurs de la dopamine. L’implication des deux familles de récepteurs a également été mise en évidence dans la production ovarienne de la 17β-estradiol. Au niveau cérébral, seule la famille des récepteurs D2 a été montrée impliquée dans la régulation de l’expression du gène de la GnRH-3. De façon générale, cette étude a permis de mettre en évidence l’implication des récepteurs de la dopamine dans la régulation de l’axe gonadotrope lors des phases finales de l’ovogenèse. Toutefois, des travaux ultérieurs devront être menés pour approfondir les mécanismes physiologiques mis en jeu. D’un point de vue aquacole, les traitements hormonaux à base d’antagonistes des récepteurs de la dopamine ont été inefficaces pour améliorer les performances de reproduction du sandre ce qui n’est pas en faveur de leur utilisation future pour induire l’ovulation chez cette espèce. Ainsi, la mise au point d’autres méthodes d’optimisation sera nécessaire pour continuer à développer la production aquacole du sandre / Pikeperch, Sander lucioperca, is a potential valuable economic fish, making it a species of interest for aquaculture diversification. In the domestication process, controlling and understanding the reproductive cycle is a crucial step in order to produce viable offspring in a synchronous and predictable way. In many teleosts including some perciforms, dopamine inhibits the ovulatory pulse of LH and the ovulation step through D2 dopamine receptors family. In pikeperch, the roles of dopamine and its receptors, especially those belonging to the D1 receptors family, are unknown. For the purpose of the optimization of pikeperch reproduction, we investigated the role of the dopaminergic system during the final stages of oogenesis in this species: (1) by determining the effects of D1 or D2 receptor antagonists alone or in association with sGnRHa on the regulation of the reproductive axis and on the induction of ovulation, (2) by determining the repertoire and the expression profile of the dopamine receptors using a brain transcriptome analysis during the pre-ovulatory period and (3) by evaluating the role of dopamine and its receptors (D1 and D2 families) in the direct and local regulation of the gonadotropic axis at the brain and ovarian levels. For the first time, we showed that the dopamine/D1 receptors complex regulates the sex-steroids release during the pre-ovulatory period, suggesting that dopamine is involved in pikeperch reproduction. Also, we support its involvement thanks to the identification of the dopamine receptors gene expression at the brain, pituitary and ovarian levels. Finally, we showed that the dopaminergic system directly regulates the ovarian testosterone production, through both D1 and D2 receptor families. The involvement of both dopamine receptor families was also highlighted on ovarian 17β-estradiol production. Only the D2 receptor family was shown to be involved on the brain GnRH-3 gene expression. In conclusion, we point out a dopamine receptors implication on the gonadotropic axis regulation during the final stages of oogenesis in pikeperch. However, further studies should be performed to pinpoint the physiological mechanisms behind this phenomenon. From an aquaculture point of view, hormonal treatments with dopamine receptor antagonists appear to be ineffective to improve pikeperch reproductive performances. Therefore, their use to induce pikeperch ovulation should be put into question and the development of alternative methods is necessary to further promote pikeperch production