Le développement du cortex cérébral résulte de processus de prolifération, neurogenèse, migration et différenciation cellulaire qui sont contrôlés génétiquement. Les malformations corticales qui résultent d'anomalies de ces processus sont associées à l'épilepsie et la déficience intellectuelle. Nous avons étudié la souris mutante HeCo (heterotopic cortex), qui présente une hétérotopie sous-cortical bilatérale (neurones présents dans la substance blanche) et nous avons identifié la présence d'une mutation sur le gène Eml1 (Echinoderm Microtubule-associated protein-Like 1). De plus, des mutations du gène EML1 ont été identifiées chez des patients atteints d'une forme sévère et rare d'hétérotopie. Dans le cerveau embryonnaire des souris HeCo, des progéniteurs ont été identifiés en dehors de la zone de prolifération, ce qui représente une nouvelle cause de cette malformation. Nous avons étudié la fonction d'Eml1 dans les progéniteurs de la glie radiaire, qui sont clés au cours de la corticogenèse. Nous avons montré qu'Eml1 se localise dans le fuseau mitotique où elle est susceptible de réguler la dynamique des microtubules. Nos données suggèrent qu'Eml1 peut jouer un rôle dans la régulation de la longueur du fuseau puisque celle-ci est perturbée dans les cellules de la glie radiaire chez la souris HeCo. Ceci pourrait représenter la cause primaire de leur ectopie. Nous avons analysé le nombre et la taille des cellules en métaphase dans la partie apicale de la zone ventriculaire où ont lieu les mitoses. Nous proposons ici de nouveaux mécanismes qui régissent l'organisation des progéniteurs dans la zone ventriculaire au cours du développement cortical normal et pathologique. / The cerebral cortex develops through genetically regulated processes of cellular proliferation, neurogenesis, migration and differentiation. Cortical malformations represent a spectrum of heterogeneous disorders due to abnormalities in these steps, and associated with epilepsy and intellectual disability. We studied the HeCo (heterotopic cortex) mutant mouse, which exhibits bilateral subcortical band heterotopia (SBH), characterized by many aberrantly positioned neurons in the white matter. We found that Eml1 (Echinoderm Microtubule-associated protein-Like 1) is mutated in these mice. Screening of EML1 in heterotopia patients identified mutations giving rise to a severe and rare form of atypical heterotopia. In HeCo embryonic brains, progenitors were identified outside the normal proliferative ventricular zone (VZ), representing a novel cause of this disorder. We studied Eml1 function in radial glial progenitors (RGCs), which are important during corticogenesis generating other subtypes of progenitors and post-mitotic neurons, and serving as guides for migrating neurons. We showed that Eml1 localizes to the mitotic spindle where it might regulate microtubule dynamics. My data suggest a role in the establishment of the steady state metaphase spindle length. Indeed, HeCo RGCs in the VZ showed a perturbed spindle length during corticogenesis, and this may represent one of the primary mechanisms leading to abnormal progenitor behavior. I also analyzed cell number and metaphase cell size at the apical side of the VZ, where mitosis occurs. I thus propose new mechanisms governing normal and pathological VZ progenitor organization and function during cortical development.

A dor é uma das principais sintomatologias capazes de levar indivíduos a buscar tratamento médico-odontológico. Na odontologia estima-se que cerca de 40 a 75% da população seja portadora de dor de origem orofacial e tenha pelo menos um sinal ou sintoma de disfunção temporomandibular (DTM). A DTM corresponde a um quadro patológico de caráter multifatorial que acomete a articulação temporomandibular (ATM) e os músculos mastigatórios, ocasionando dores na região orofacial bom como alterações na realização de movimentos bucais. O principal sinal desta enfermidade é a inflamação articular, a qual gera dor nas estruturas relacionadas. A inflamação, por sua vez, leva a liberação de mediadores tais como, substância P, peptídeo relacionada ao gene da calcitonina (CGRP), além de fator de necrose tumoral a (TNF-α) e interleucina 1β (IL-1β). Estes mediadores sensibilizam as terminações nervosas livres e a informação nociceptiva caminha para a primeira estação sináptica, o gânglio trigeminal. A inflamação quando persistente promove a expressão de metaloproteinases da matriz (MMP), cuja ação modifica a matriz extracelular podendo, então, modular vias neuronais de percepção. Células satélites gliais (CSGs) são células envolvidas no suporte microambiente neuronal e, possivelmente, células que atuariam na modulação de vias de percepção nociceptiva. Conhecendo mais profundamente os mecanismos de modulação da dor, são buscadas terapêuticas não invasivas eficientes para atenuar a sintomatologia dolorosa advinda da DTM. A laserterapia de baixa intensidade (LLLT) mostra-se como um tratamento eficiente, porém seu efeito dose-dependente gera resultados ambíguos. Nesse contexto o presente trabalho teve como objetivos verificar os biomarcadores inflamatórios presentes no fluído sinovial em ratos portadores de inflamação persistente da ATM, tratados ou não com LLLT. Foram utilizados ratos Wistar (200-240g, n=440 - CEUA 2013.1.1111.58.7), os quais receberam administração de CFA (Adjuvante Completo de Freund) ou salina 0,9% (SAL) intraarticular e que foram submetidos (LLLT) ou não a aplicação de laser na região temporomandibular no primeiro dia, 1 hora após a indução da inflamação,, e nos dias 3, 5, 7 e 10 após indução da inflamação. Resultados obtidos neste trabalho mostram que a LLLT reduz as células polimorfonucleares presentes na cápsula articular das ATM, e, também, de espécies reativas de oxigênio (redução da atividade de mieloperoxidase - MPO). Ainda, verificou-se a redução da expressão de MMP-2 e MMP-9 no líquido sinovial de ratos com inflamação persistente induzida pela administração de CFA intraarticular. Citocinas pró-inflamatórias (por exemplo: IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-12p70, IFN-ϒ, GM-CSF e TNF-α.) analisadas do líquido sinovial mostraram aumento significativo em sua expressão quando da presença de inflamação, a LLLT reduziu a expressão de dessas citocinas. No entanto, a fotoestimulação em alguns momentos na ausência de inflamação estimulou a expressão das citocinas IL-2, IL-5, IL-12p70, GM-CSF. Além disso, a terapia fotodinâmica aumentou expressão das citocinas anti-inflamatórias IL-4, IL-10 e IL-13 na presença de inflamação. A análise da imunofluorescência para marcação de MMP-2 e MMP-9 co-localizadas para células suporte mostrou que a expressão mais significativa ocorreu em neurônios, e resultados apontam que a LLLT na dose de 60J/cm² não reduziu a expressão dessas gelatinases no gânglio trigeminal. / Pain is one of the main symptomatology able to lead individuals to seek medical and dental treatment. In dentistry it is estimated that about 40-75% of the population is a carrier of orofacial pain source and has at least one sign or symptom of temporomandibular disorders (TMD). The TMD corresponds to a pathological condition of multifactorial affecting the temporomandibular joint (TMJ) and masticatory muscles, causing pain in the orofacial region well as changes in the performance of mouth movements. The main sign of this disease is joint inflammation, which generates pain related structures. The inflammation leads to release of mediators such as substance P, calcitonin-related peptide gene (CGRP), and tumor necrosis factor (TNF-α) and interleukin-1β (IL-1β). These mediators sensitize terminal fiber nerves and nociceptive information goes to the first synaptic station, the trigeminal ganglion. The persistent inflammation when promotes the expression of metalloproteinase (MMP), whose operation modifies the extracellular matrix may therefore modulate neuronal pathways perception. Satellite glial cells (CSGs) are involved in neuronal microenvironment support, and possibly cells that act in the modulation of nociceptive pathways perception. Knowing deeper into the mechanisms of pain modulation, are sought noninvasive therapeutic effective to alleviate the painful symptoms arising from the DTM. The low level laser therapy (LLLT) is shown as an effective treatment, but their dose-dependent effect produces ambiguous results. In this context, this study aimed to verify the inflammatory biomarkers present in the synovial fluid in rats with persistent inflammation of the ATM, or not treated with LLLT. Wistar rats (200-240g, n = 440 - CEUA 2013.1.1111.58.7), which received CFA administration (Complete Freund\'s Adjuvant) or 0.9% saline (SAL) intraarticular and underwent (LLLT) or not applying laser temporomandibular region on the first day, 1 hour after inflammation induction, and after days 3, 5, 7 and 10. Our results showed that LLLT reduces polymorphonuclear cells present in the joint capsule of the TMJ, and also of reactive oxygen species (reduction in myeloperoxidase activity - MPO). Still, there was a reduction in expression of MMP-2 and MMP-9 in the synovial fluid of rats with persistent inflammation induced by the intraarticular administration of CFA. Pro-inflammatory cytokines (IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-12p70, IFN-ϒ, GM-CSF and TNF-α) analyzed synovial fluid showed a significant increase in its expression induced by TMJ 20 inflammation, and LLLT reduced expression of these cytokines. However, the photostimulation in the absence of inflammation stimulated the expression of cytokines IL-2, IL-5, IL-12p70, GM-CSF. Furthermore, photodynamic therapy increased expression of anti-inflammatory cytokines IL-4, IL-10 and IL-13 in rats with TMJ inflammation. Analysis of immunofluorescence for MMP-2 and MMP-9 co-located to support cells showed that the most significant expression was located in neurons, and results indicate that LLLT at a dose of 60 J/cm² did not reduce the expression of these gelatinases in the ganglion trigeminal.

A dor neuropática pode ser causada por lesões e/ou disfunções no sistema somatossensorial. Nestes tipos de dores, alterações plásticas ao longo de todo o sistema sensorial nociceptivo estão associadas à cronificação do processo doloroso. A plasticidade observada pode ser resultante da indução e/ou repressão de genes, os quais geralmente são modulados por fatores de transcrição. Um dos principais fatores de transcrição até então conhecido é a proteína ativadora-1 (AP-1), que pode ser estruturalmente formado principalmente por proteínas das famílias Jun e Fos. Entretanto, na dor neuropática, a participação e o papel do AP-1 não estão bem elucidados. Dessa forma, a hipótese deste trabalho é que a ativação do AP-1 contribua para a indução e/ou manutenção da dor neuropática, através da ativação de células gliais e de proteinocinases ativadas por mitógenos (MAPK) e por indução da produção e liberação de mediadores pró-inflamatórios, bem como de metaloproteinases da matriz extracelular (MMP) na medula espinal. Esses fatores contribuem para sensibilização central causada pela SNI, facilitando a transmissão dolorosa. Assim, a inibição do AP-1 seria uma potencial estratégia terapêutica no tratamento da dor neuropática. Foi utilizado o modelo experimental de dor neuropática de lesão limitada do nervo isquiático (SNI, Spared Nerve Injury) em camundongos, os quais receberam injeção intratecal (i.t.) do inibidor de AP-1, SR11302, ou seu veículo (DMSO, tween® 20 e salina). O tratamento com o inibidor de AP-1 reduziu a hipernocicepção mecânica causada pela SNI, e o perfil de redução sugeriu que esse fator de transcrição esteja relacionado com a manutenção da dor neuropática. No sétimo dia após a SNI, observou-se na medula espinal dos camundongos, ativação da microglia, dos astrócitos e das MAPK, além de aumento na expressão de TNF-, interleucina (IL)-6, IL-1, IL-17A, quimiocina derivada de queratinócito (KC), proteína quimiotáxica de monócitos (MCP-1), óxido nítrico (NO), NO sintase induzível e das MMP-2 e -9. Todos esses eventos estão associados à sensibilização central, portanto, contribuem para a facilitação da transmissão nociceptiva. O tratamento com o inibidor de AP-1 SR11302 impediu, pelo menos parcialmente, a ativação das células gliais e das MAPK e bloqueou o aumento na expressão de todos esses mediadores pró-inflamatórios e das MMPs na medula espinal. Assim, o fator de transcrição AP-1 e, consequentemente, suas vias a jusante (downstream) são potenciais alvos farmacológicos no tratamento da dor neuropática. / Neuropathic pain results from nerve damage or dysfunction, which is associated to the painful process of chronification. This process may include participation of the inducible genes, which may be modulated by transcription factors, including the activator protein-1 (AP-1), which can structurally be formed by proteins from Jun and Fos families. However, the participation and the role of AP-1 neuropathic pain remain unclear. Our hypothesis is that the activation of AP-1 would contribute for the induction and/or maintenance of neuropathic pain, by inducing the glial cells activation and mitogen-activated protein kinases, and by inducing the production/release of pro-inflammatory mediators and extracellular matrix metalloproteinase (MMP) in mices spinal cord. All these factors are contributing to SNI-evoked central sensitization, facilitating pain transmission. Thus, inhibition of AP-1 would be a potential drug target in the treatment of neuropathic pain. The animals received inhalatory anesthesia (2% isoflurane) and were submitted to an experimental model of neuropathic pain Spared Nerve Injury (SNI). The animals were treated intrathecally (i.t.) with AP-1 inhibitor SR11302 or vehicle (DMSO, tween®20 and saline). Treatment with AP-1 inhibitor reduced the SNI-induced mechanical hypernociception, suggesting that this transcription factor is related to the maintenance of neuropathic pain. On the seventh day after SNI, there was in the spinal cord of mice microglia, astrocytes and MAPK activation, increased of expression of TNF-, interleukin (IL)-6, IL-1, IL-17A, keratinocyte-derived chemokine (KC), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), nitric oxide (NO) and inducible NO synthase, and increased the expression of MMP-2 and -9. All of these effects are related with central sensitization, thus facilitating nociceptive transmission. However, treatment with SR11302 prevented, at least partially, activation of MAPK and glial cells, as well as prevented the increase in expression of all these pro-inflammatory mediators and MMPs in the spinal cord. Thus, inhibition of AP-1 and hence its way downstream is a potential pharmacological target in the treatment of neuropathic pain.

moderadas, ela proporciona efeitos benéficos sobre as funções cognitivas na vida adulta e no decorrer do envelhecimento. No entanto, a ingestão crescente de bebidas contendo cafeína por adolescentes tem causado preocupação, pois os efeitos desta substância sobre as funções cognitivas e a maturação do encéfalo durante a adolescência são pouco conhecidos. A cafeína atravessa a placenta e a barreira hemato-encefálica e o seu consumo tem sido associado ao maior risco de aborto espontâneo e baixo peso ao nascer. Portanto, nos estágios iniciais do desenvolvimento encefálico o consumo de cafeína também carece de maiores eslcarecimentos. Nesta tese, o impacto do consumo de cafeína durante diferentes fases de desenvolvimento do encéfalo foi investigado sobre o comportamento e proteínas sinápticas em ratos. No primeiro capítulo, ratos adolescentes machos consumiram cafeína na água de beber nas doses de 0,1; 0,3 e 1,0 g/L (correspondendo ao consumo baixo, moderado e elevado, respectivamente) somente durante o seu período ativo (das 19 às 7 horas). Nenhuma das doses testadas teve efeito sobre a atividade locomotora, porém todas desencadearam efeitos ansiogênicos. A cafeína (0,3 e 1,0 g/L) melhorou o desempenho na tarefa de reconhecimento ao objeto, enquanto na dose mais elevada (1,0 g/L) os animais não habituaram ao campo aberto, uma forma de avaliar o aprendizado não-associativo. Todas as doses testadas reduziram a densidade de proteína glial fibrilar ácida (GFAP) e proteína associada ao sinaptossoma (SNAP-25) sem causar alterações na imunorreatividade da proteína nuclear específica para neurônios (NeuN) no hipocampo e no córtex cerebral No hipocampo, a cafeína (em todas as doses testadas) aumentou a densidade de receptor de adenosina A1 e reduziu a do factor neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF) e sua forma precursora (proBDNF) (1,0 g/L). No córtex cerebral, a cafeína (1,0 g/L) reduziu a densidade do receptor A1 e aumentou a do BDNF e do proBDNF (0,3 e 1,0 g/L). Estes resultados revelam que o consumo de cafeína por ratos adolescentes exacerba a ansiedade, mas provoca diferentes efeitos sobre a memória, melhorando a de reconhecimento e prejudicando o aprendizado não associativo. Parte destes efeitos foi associada às mudanças nos níveis de BDNF, GFAP e SNAP-25, porém sem perda da viabilidade neuronal aparente no hipocampo e no córtex cerebral. No segundo capítulo, o impacto do consumo de cafeína (0,1; 0,3 e 1,0 g/L na água de beber, das 19 às 7 horas) foi investigado sobre o comportamento e proteínas sinápticas na vida adulta dos animais que consumiram cafeína no decorrer do desenvolvimento encefálico. O consumo de três diferentes doses de cafeína iniciou 15 dias antes do acasalamento e permaneceu durante a prenhez e lactação. A partir do desmame os animais foram divididos em dois grupos: os que consumiram cafeína até a vida adulta (ao longo da vida) e os que interromperam o consumo (desenvolvimento). Esses dois grupos também foram subdivididos e analisados de acordo com o sexo. Foram comparados os efeitos destes protocolos sobre o comportamento e a densidade de proteínas sinápticas do hipocampo e córtex de fêmeas e machos adultos. A memória de reconhecimento foi prejudicada nas fêmeas que receberam cafeína (0,3 e 1,0 g/L) durante o desenvolvimento, o que coincidiu com o aumento do proBDNF e níveis inalterados de BDNF no hipocampo Ambos os protocolos de exposição causaram hiperlocomoção nos machos, enquanto que nas fêmeas somente a exposição ao longo da vida aumentou a atividade locomotora de forma significativa. Já no comportamento relacionado à ansiedade, ambos os sexos apresentaram um perfil ansiolítico ao consumir cafeína (1,0 g/L) ao longo da vida. Ambos os regimes de administração diminuíram os níveis de GFAP e SNAP-25 no hipocampo dos ratos machos. A densidade do receptor de TrkB foi reduzida no hipocampo em ambos os sexos e protocolos de exposição. No córtex cerebral BDNF e proBDNF aumentaram com o consumo de cafeína ao longo da vida nos machos. Nas fêmeas houve aumento no BDNF, mas não no proBDNF, em ambos regimes de administração. O receptor TrkB diminuiu no córtex dos ratos machos que receberam cafeína somente durante o desenvolvimento. Ambas proteínas – GFAP e SNAP-25 – aumentaram suas densidades nos machos que receberam ambos regimes de administração. Estes resultados revelaram que o consumo de cafeína ao longo da vida pode recuperar o prejuízo na memória de reconhecimento das fêmeas que consumiram a substância durante o desenvolvimento e indicam que a exposição durante um período específico do desenvolvimento do encéfalo promove alterações comportamentais dependentes do sexo, as quais nós relacionamos com modificações na sinalização BDNF. Os resultados desta tese destacam a importância de controlar o consumo de cafeína em períodos críticos para o desenvolvimento encefálico de ratos, e aponta para um efeito dependente do sexo. No entanto, mais estudos são necessários para ampliar nosso conhecimento sobre as possíveis vias de sinalização envolvidas nestes processos. / Caffeine is the most consumed psychostimulant substance worldwide, with benefits for cognitive functioning. Caffeine intake at moderate doses also prevents age-related cognitive decline. However, health experts have raised concerns about the growing intake of caffeine-containing drinks by adolescent population. In fact, the effects of caffeine on cognitive functions and neurochemical aspects of late brain maturation during adolescence are poorly understood. In addition, caffeine consumption in the early stages of fetal development has been associated with miscarriage and low birth weight, since it penetrates placenta and blood-brain barrier during pregnancy. Therefore, the impact of caffeine intake was investigated during different stages of brain development. In the first chapter of this thesis, adolescent male rats consumed caffeine in the drinking water (0.1; 0.3 and 1.0 g/L corresponding to low, moderate and high doses, respectively) only during their active period (from 7:00 p.m. to 7:00 a.m.). None of the doses tested had effect on locomotor activity, whereas all triggered anxiogenic effects. Caffeine (0.3 and 1.0 g/L) improved the performance in the object recognition task, but the higher dose of caffeine (1.0 g/L) decreased habituation in open field arena, suggesting a non-associative learning impariment. All tested doses reduced glial fibrillary acidic protein density (GFAP) and synaptosome-associated protein (SNAP-25) without causing any changes in immunoreactivity for neuronspecific nuclear protein (NeuN) in the hippocampus and cerebral cortex. In the hippocampus, caffeine (all doses tested) increased adenosine A1 receptor density and reduced brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and proBDNF (1.0 g/L). In the cerebral cortex, caffeine (1.0 g/L) reduced adenosine A1 receptor and increased BDNF and proBDNF density (0.3 and 1.0 g/L) These findings document the effects of caffeine consumption in adolescent rats with a dual impact on anxiety and recognition memory, associated with changes in BDNF, GFAP and SNAP-25 levels without apparent neuronal loss in hippocampus and cerebral cortex. In the second chapter, it was tested whether caffeine consumption (0.1; 0.3 and 1.0 g/L in drinking water, from 7:00 p.m. to 7:00 a.m) throughout life may reverse the negative effects caused by the consumption of caffeine in the early stages of development. For this, we used exposure protocols with the end in postnatal days (PND) 21 (development) or 90 (throughout life); both protocols starting 15 days before mating. The effects of these protocols on the behavior and hippocampal synaptic proteins density of adult female and male rats were compared. Recognition memory was impaired in females receiving caffeine (0.3 and 1.0 g/L) during development, which coincided with increased proBDNF levels and unchanged BDNF in the hippocampus. Both exposure protocols caused hyperlocomotion in males, whereas in females only the exposure throughout life significantly increased locomotor activity. Considering the anxiety related behavior, both sexes presented an anxiolytic profile when consuming caffeine (1.0 g/L) throughout life. Both exposure regimens decreased hippocampal GFAP and SNAP-25 of male rats. The hipocampal TrkB receptor was reduced in both sexes and protocols of exposure In the cortex, both proBDNF and BDNF increased in males receiving caffeine throughout life as well as GFAP and SNAP-25 increased in both treatments regimen. The results revealed that caffeine consumption throughout life can recover the impairment in recognition memory of females that consumed caffeine during development and indicate that exposure for a specific period of brain development promotes sex-dependent behavioral changes, which we relate to alterations in BDNF signaling. The results of this thesis emphasize the importance of controlling caffeine intake during critical periods of brain development of rats and points to a sex dependent effect. However, more studies are needed to expand our knowledge about the possible signaling pathways involved in these processes.

Stable single-unit recordings from the nervous system using microelectrode arrays can have significant implications for the treatment of a wide variety of sensory and movement disorders. However, the long-term performance of the implanted neural electrodes is compromised by the formation of glial scar around these devices, which is a typical consequence of the inflammatory tissue reaction to implantation-induced injury in the CNS. The glial scar is inhibitory to neurons and forms a barrier between the electrode and neurons in the surrounding brain tissue. Therefore, to maintain long-term recording stability, reactive gliosis and other inflammatory processes around the electrode need to be minimized. This work has succeeded in the development of neural electrode coatings that are capable of sustained release of anti-inflammatory agents while not adversely affecting the electrical performance of the electrodes. The effects of coating methods, initial drug loadings on release kinetics were investigated to optimize the coatings. The physical properties of the coatings and the bioactivity of released anti-inflammatory agents were characterized. The effect of the coatings on the electrical property of the electrodes was tested. Two candidate anti-inflammatory agents were screened by evaluating their anti-inflammatory potency in vitro. Finally, neural electrodes coated with the anti-inflammatory coatings were implanted into rat brains to assess the anti-inflammatory potential of the coatings in vivo. This work represents a promising approach to attenuate astroglial scar around the implanted silicon neural electrodes, and may provide a promising strategy to improve the long-term recording stability of silicon neural electrodes.

Thesis (Ph.D.)--University of Florida, 2004. / Typescript. Title from title page of source document. Document formatted into pages; contains 87 pages. Includes Vita. Includes bibliographical references.

moderadas, ela proporciona efeitos benéficos sobre as funções cognitivas na vida adulta e no decorrer do envelhecimento. No entanto, a ingestão crescente de bebidas contendo cafeína por adolescentes tem causado preocupação, pois os efeitos desta substância sobre as funções cognitivas e a maturação do encéfalo durante a adolescência são pouco conhecidos. A cafeína atravessa a placenta e a barreira hemato-encefálica e o seu consumo tem sido associado ao maior risco de aborto espontâneo e baixo peso ao nascer. Portanto, nos estágios iniciais do desenvolvimento encefálico o consumo de cafeína também carece de maiores eslcarecimentos. Nesta tese, o impacto do consumo de cafeína durante diferentes fases de desenvolvimento do encéfalo foi investigado sobre o comportamento e proteínas sinápticas em ratos. No primeiro capítulo, ratos adolescentes machos consumiram cafeína na água de beber nas doses de 0,1; 0,3 e 1,0 g/L (correspondendo ao consumo baixo, moderado e elevado, respectivamente) somente durante o seu período ativo (das 19 às 7 horas). Nenhuma das doses testadas teve efeito sobre a atividade locomotora, porém todas desencadearam efeitos ansiogênicos. A cafeína (0,3 e 1,0 g/L) melhorou o desempenho na tarefa de reconhecimento ao objeto, enquanto na dose mais elevada (1,0 g/L) os animais não habituaram ao campo aberto, uma forma de avaliar o aprendizado não-associativo. Todas as doses testadas reduziram a densidade de proteína glial fibrilar ácida (GFAP) e proteína associada ao sinaptossoma (SNAP-25) sem causar alterações na imunorreatividade da proteína nuclear específica para neurônios (NeuN) no hipocampo e no córtex cerebral No hipocampo, a cafeína (em todas as doses testadas) aumentou a densidade de receptor de adenosina A1 e reduziu a do factor neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF) e sua forma precursora (proBDNF) (1,0 g/L). No córtex cerebral, a cafeína (1,0 g/L) reduziu a densidade do receptor A1 e aumentou a do BDNF e do proBDNF (0,3 e 1,0 g/L). Estes resultados revelam que o consumo de cafeína por ratos adolescentes exacerba a ansiedade, mas provoca diferentes efeitos sobre a memória, melhorando a de reconhecimento e prejudicando o aprendizado não associativo. Parte destes efeitos foi associada às mudanças nos níveis de BDNF, GFAP e SNAP-25, porém sem perda da viabilidade neuronal aparente no hipocampo e no córtex cerebral. No segundo capítulo, o impacto do consumo de cafeína (0,1; 0,3 e 1,0 g/L na água de beber, das 19 às 7 horas) foi investigado sobre o comportamento e proteínas sinápticas na vida adulta dos animais que consumiram cafeína no decorrer do desenvolvimento encefálico. O consumo de três diferentes doses de cafeína iniciou 15 dias antes do acasalamento e permaneceu durante a prenhez e lactação. A partir do desmame os animais foram divididos em dois grupos: os que consumiram cafeína até a vida adulta (ao longo da vida) e os que interromperam o consumo (desenvolvimento). Esses dois grupos também foram subdivididos e analisados de acordo com o sexo. Foram comparados os efeitos destes protocolos sobre o comportamento e a densidade de proteínas sinápticas do hipocampo e córtex de fêmeas e machos adultos. A memória de reconhecimento foi prejudicada nas fêmeas que receberam cafeína (0,3 e 1,0 g/L) durante o desenvolvimento, o que coincidiu com o aumento do proBDNF e níveis inalterados de BDNF no hipocampo Ambos os protocolos de exposição causaram hiperlocomoção nos machos, enquanto que nas fêmeas somente a exposição ao longo da vida aumentou a atividade locomotora de forma significativa. Já no comportamento relacionado à ansiedade, ambos os sexos apresentaram um perfil ansiolítico ao consumir cafeína (1,0 g/L) ao longo da vida. Ambos os regimes de administração diminuíram os níveis de GFAP e SNAP-25 no hipocampo dos ratos machos. A densidade do receptor de TrkB foi reduzida no hipocampo em ambos os sexos e protocolos de exposição. No córtex cerebral BDNF e proBDNF aumentaram com o consumo de cafeína ao longo da vida nos machos. Nas fêmeas houve aumento no BDNF, mas não no proBDNF, em ambos regimes de administração. O receptor TrkB diminuiu no córtex dos ratos machos que receberam cafeína somente durante o desenvolvimento. Ambas proteínas – GFAP e SNAP-25 – aumentaram suas densidades nos machos que receberam ambos regimes de administração. Estes resultados revelaram que o consumo de cafeína ao longo da vida pode recuperar o prejuízo na memória de reconhecimento das fêmeas que consumiram a substância durante o desenvolvimento e indicam que a exposição durante um período específico do desenvolvimento do encéfalo promove alterações comportamentais dependentes do sexo, as quais nós relacionamos com modificações na sinalização BDNF. Os resultados desta tese destacam a importância de controlar o consumo de cafeína em períodos críticos para o desenvolvimento encefálico de ratos, e aponta para um efeito dependente do sexo. No entanto, mais estudos são necessários para ampliar nosso conhecimento sobre as possíveis vias de sinalização envolvidas nestes processos. / Caffeine is the most consumed psychostimulant substance worldwide, with benefits for cognitive functioning. Caffeine intake at moderate doses also prevents age-related cognitive decline. However, health experts have raised concerns about the growing intake of caffeine-containing drinks by adolescent population. In fact, the effects of caffeine on cognitive functions and neurochemical aspects of late brain maturation during adolescence are poorly understood. In addition, caffeine consumption in the early stages of fetal development has been associated with miscarriage and low birth weight, since it penetrates placenta and blood-brain barrier during pregnancy. Therefore, the impact of caffeine intake was investigated during different stages of brain development. In the first chapter of this thesis, adolescent male rats consumed caffeine in the drinking water (0.1; 0.3 and 1.0 g/L corresponding to low, moderate and high doses, respectively) only during their active period (from 7:00 p.m. to 7:00 a.m.). None of the doses tested had effect on locomotor activity, whereas all triggered anxiogenic effects. Caffeine (0.3 and 1.0 g/L) improved the performance in the object recognition task, but the higher dose of caffeine (1.0 g/L) decreased habituation in open field arena, suggesting a non-associative learning impariment. All tested doses reduced glial fibrillary acidic protein density (GFAP) and synaptosome-associated protein (SNAP-25) without causing any changes in immunoreactivity for neuronspecific nuclear protein (NeuN) in the hippocampus and cerebral cortex. In the hippocampus, caffeine (all doses tested) increased adenosine A1 receptor density and reduced brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and proBDNF (1.0 g/L). In the cerebral cortex, caffeine (1.0 g/L) reduced adenosine A1 receptor and increased BDNF and proBDNF density (0.3 and 1.0 g/L) These findings document the effects of caffeine consumption in adolescent rats with a dual impact on anxiety and recognition memory, associated with changes in BDNF, GFAP and SNAP-25 levels without apparent neuronal loss in hippocampus and cerebral cortex. In the second chapter, it was tested whether caffeine consumption (0.1; 0.3 and 1.0 g/L in drinking water, from 7:00 p.m. to 7:00 a.m) throughout life may reverse the negative effects caused by the consumption of caffeine in the early stages of development. For this, we used exposure protocols with the end in postnatal days (PND) 21 (development) or 90 (throughout life); both protocols starting 15 days before mating. The effects of these protocols on the behavior and hippocampal synaptic proteins density of adult female and male rats were compared. Recognition memory was impaired in females receiving caffeine (0.3 and 1.0 g/L) during development, which coincided with increased proBDNF levels and unchanged BDNF in the hippocampus. Both exposure protocols caused hyperlocomotion in males, whereas in females only the exposure throughout life significantly increased locomotor activity. Considering the anxiety related behavior, both sexes presented an anxiolytic profile when consuming caffeine (1.0 g/L) throughout life. Both exposure regimens decreased hippocampal GFAP and SNAP-25 of male rats. The hipocampal TrkB receptor was reduced in both sexes and protocols of exposure In the cortex, both proBDNF and BDNF increased in males receiving caffeine throughout life as well as GFAP and SNAP-25 increased in both treatments regimen. The results revealed that caffeine consumption throughout life can recover the impairment in recognition memory of females that consumed caffeine during development and indicate that exposure for a specific period of brain development promotes sex-dependent behavioral changes, which we relate to alterations in BDNF signaling. The results of this thesis emphasize the importance of controlling caffeine intake during critical periods of brain development of rats and points to a sex dependent effect. However, more studies are needed to expand our knowledge about the possible signaling pathways involved in these processes.

Galliform birds (Galliformes) make up together with anseriform birds (Anseriformes) the clade Galloanserae, the sister group of Neoaves and the most basal clade of Neognathae. However, to date no quantitative data on cellular composition of their brains have been available. Here, I used the isotropic fractionator to determine numbers of neurons and non-neuronal cells in specific brain regions of 15 species of galliform birds. I find that cellular scaling rules for galliforms differ starkly from those for songbirds and parrots. When compared to these crown avian lineages, galliform birds feature lower degree of encephalization, a proportionally smaller telencephalon, small telencephalic and dominant cerebellar neuronal fractions, generally lower neuronal densities and larger glia/neuron ratios. Consequently, their brains and especially their forebrains harbor much smaller absolute numbers of neurons than those of equivalently sized songbird and parrots, the fact that undoubtedly constrains cognitive abilities of galliforms. However, this not to say that galliform birds are "bird brains" with low numbers of neurons and a limited ability to learn. Because they have high neuronal densities, their relatively small brains contain about equal numbers of neurons as brains of equivalently sized rodents and...

Les eIF2B-pathies représentent un groupe de leucodystrophies de transmission autosomique récessive du à des mutations du facteur ubiquitaire eIF2B. Celui-ci intervient dans l’initiation de la traduction et ses régulations, particulièrement en cas de stress cellulaires, grâce à son activité d’échange de guanine (GEF). Un large spectre clinique et mutationnel a été décrit pour cette pathologie.La diminution de l’activité GEF a pu être validée comme marqueur diagnostique spécifique des eIF2B-pathies dans les lymphoblastes de patients atteints avec un seuil d’activité à 77,5% pour une spécificité de 100% et une sensibilité de 89%.La compréhension des mécanismes moléculaires en cause a ensuite été recherchée selon trois approches :- une première focalisée sur l’étude de la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE) dans les lymphoblastes de patients eIF2B-mutés. L’hyper-activation transcriptionnelle et traductionnelle des gènes de la réponse au stress du RE, observée dans d’autres études et sur d’autres types cellulaires n’a pas été retrouvée dans cette étude.- une approche globale d’étude transcriptomique différentielle dans des fibroblastes primaires de patients eIF2B-mutés soumis ou non à un stress cellulaire. La comparaison du transcriptome avec celui de contrôles sains et de patients porteurs d’une autre leucodystrophie n’a pas permis de mettre en évidence un effet spécifique du stress dans les fibroblastes eIF2B-mutés. En revanche, il a pu être montré une dérégulation de l’expression de 70 gènes spécifiquement dans ces fibroblastes ainsi que l’implication de voies métaboliques telles que l’épissage et la stabilité des ARNm, importantes au cours du développement du système nerveux central. Ces gènes trouvés dérégulés dans les fibroblastes, appartenant notamment à la famille des hnRNP, ont été ensuite validés dans les cerveaux de patients eIF2B-mutés et une anomalie d’épissage de certains transcrits importants pour les cellules gliales a également été identifiée.- enfin, pour valider l’hypothèse d’une anomalie développementale des cellules gliales, le modèle des cellules souches embryonnaires (ESC) a été utilisé et un défaut génétique a été introduit dans ces cellules afin de mimer les mutations eIF2B. Une anomalie de différentiation de ces ESC en cellules gliales a pu être mise en évidence dans ce modèle qui pourrait alors constituer un outil de choix pour tester des molécules pouvant potentiellement améliorer la différenciation de ces cellules, principales en cause dans cette pathologie. / EIF2B-related disorders are an autosomal recessive leukodystrophy caused by mutations in the ubiquitary eIF2B factor. This one is involved in the translation initiation step and its regulation, particularly upon cellular stresses, thanks to its guanine nucleotide exchange factor (GEF) activity. A wide continuum clinical and mutational spectrum has been described for this pathology.The decrease of eIF2B GEF activity has been validated as an eIF2B-pathies specific biomarker in affected patients’ lymphoblasts with 100% specificity and 89% sensibility using a threshold at 77.5%.Functional molecular mechanisms involved in the physiopathology of eIF2B-related disorders have been searched by three approaches:- the first one focalized on the study of the endoplasmic reticulum stress response in lymphoblasts from eIF2B-mutated patients. The translational hyper-induction of specific genes involved in the unfolded protein response, identified in other cell types, was not observed in this study.- a global approach using a differential transcriptomic study of primary fibroblasts from eIF2B-mutated patients submitted or not to a cellular stress. The comparison with the transcriptomic profile of fibroblasts from healthy controls and patients presenting with other types of leukodystrophies not allowed us to identify a specific stress effect in eIF2B-mutated fibroblasts. On the other hand, it has been shown 70 genes specifically differentially deregulated in eIF2B-mutated fibroblasts as well as metabolic pathways implication, like splicing and mRNA stability, that are critical during the central nervous system development. We then validated that these genes, belonging the the hnRNP family, were also deregulated in brains from eIF2B-mutated patients and a splice abnormality of genes implicated in glial cells network has also been identified.- finally, in order to validate the hypothesis of an abnormal glial cell development, the embryonic stem cells (ESC) model has been used and a genetic default has been introduced in these cells to mimic eIF2B mutations. We identified an abnormal differentiation of these ESC into glial cells. Therefore, this model would provide a unique tool to search therapeutic agents that would improve glial cell differentiation, the major cells implicated in this pathology.

Orientadora: Márcia Rita Fernandes Machado / Banca: José Antonio Thomazini / Banca: Luiza da Silva Lopes / Banca: Áureo Evangelista Santana / Banca: Marcos Lania de Araujo / Resumo: Diversos estudos mostraram que a ingestão de dieta com níveis inadequados de ferro pode causar, no sistema nervoso central (SNC) de ratos, alterações morfológicas, bioquímicas e comportamentais no animal. Esses estudos têm ainda indicado que animais deficientes em ferro apresentam redução no número de lamelas de mielina e prejuízos na aprendizagem. A deficiência de ferro é uma das mais comuns desordens nutricionais em pacientes pediátricos e adultos e atinge cerca de 2,5 a 5 bilhões de pessoas em todo mundo. A consequência mais explícita da deficiência de ferro é a anemia. O ferro está relacionado ao desenvolvimento de fibras nervosas mielínicas, as quais constituem mais de 80% do nervo óptico. Objetivou-se, na presente investigação, avaliar com o auxílio de microscopia eletrônica de transmissão, os possíveis efeitos da anemia ferropriva na estrutura do nervo óptico de ratos Wistar durante os períodos de lactação e pós-lactação. Os animais foram divididos em 2 grupos: Controle e Anêmico. Os anêmicos receberam uma dieta com 4 mg de ferro/Kg, e os controle, uma dieta com 35 mg de ferro/Kg. Avaliações do peso corpóreo, hemoglobina e hematócrito foram feitas para checar os efeitos da deficiência de ferro. Os animais foram anestesiados com cloridrato de quetamina IM (22 mg/Kg) e então sacrificados por perfusão transcardíaca com PBS 0,05M, pH 7,4, seguido da mistura fixadora paraformaldeído 2% e glutaraldeído 1% diluída em tampão fosfato. Um segmento do nervo óptico foi retirado e pós-fixado em solução de tetróxido de ósmio a 1% por duas horas a 4ºC, desidratado em acetona e incluído em araldite. Cortes ultra-finos com 60 nanômetros de espessura foram montados em grades de cobre, contrastados com acetato de uranila e citrato de chumbo, observados e fotografados ao microscópio eletrônico de transmissão para detalhada análise ultraestrutural... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Several studies showed that ingestion of diets with inadequate iron levels can cause morphological, biochemical and behavioral changes in the central nervous system (CNS) of rats. These studies have also shown that iron-deficient animals have reduced number of myelin lamellae and prejudice on learning. Iron deficiency is one of the most common nutritional disorders in pediatric patients and adults and affects about 2.5-5 billion people around the world. The most explicit result of iron deficiency is anemia. The iron is related to the development of myelinated nerve fibers, which constitute more than 80% of the optic nerve. The aim of this research is to evaluate, with transmission electronic microscopy, the possible effects of iron deficiency anemia in Wistar rats optic nerve structure during lactation and pos-lactation period. The animals were divided into 2 groups: Control and Anemic. The anemic group received 4 mg iron/Kg, the control group received 35 mg iron/Kg. Evaluation of body weight, hemoglobin and hematocrit were made to check the iron deficiency effects. The animals were anesthetized with ketamine 22 mg/Kg and then sacrificed by transcardiac perfusion with PBS 0.05 M, pH 7.4, followed by paraformaldehyde fixative mixture 2% and 1% glutaraldehyde. An optic nerve segment was removed and post-fixed in a solution of osmium tetroxide for two hours at 4°C, dehydrated in acetone and embedded in Araldite. Ultrathin sections with 60 nanometers thick were mounted on copper grids, contrasted with uranyl acetate and lead citrate, observed and photographed by transmission electronic microscope for detailed ultrastructural analysis of nerve fibers, blood vessels and glial cells. Both hematological and body weight were smaller in the anemic group. The ultrastructural analysis showed damaged myelinated and unmyelinated fibers, and glial cells of the anemic animals when compared with... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor