Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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

Il est maintenant bien établi que les glucocorticoïdes (GC) sécrétés par le cortex des glandes surrénales -principalement le cortisol chez l'humain -jouent un rôle important dans la modulation des fonctions affectives et cognitives. Des observations cliniques ainsi que des travaux expérimentaux ont mis en lumière des déficits cognitifs et des troubles psychiatriques chez des individus exposés à des niveaux supraphysiologiques d'hormones surrénaliennes. Par exemple, l'augmentation des taux de GC est associée aux problèmes cognitifs rencontrés dans la dépression. On retrouve aussi des troubles psychiatriques et cognitifs chez les patients sous corticothérapie qui souffrent d'arthrite rhumatoïde ou d'asthme. Les GC modulent la réponse du système nerveux central (SNC) à plusieurs niveaux y compris par l'entremise de changements cellulaires et moléculaires. Les GC -ou toute autre stimulation qui active l'axe hypothalamo-hypophysaire surrénalien (HHS) -peuvent modifier le fonctionnement du SNC par l'intermédiaire de l'expression et de l'activation de canaux membranaires, la transmission synaptique de neurotransmetteurs (comme la sérotonine, le glutamate et le GABA), la transcription de gènes, la plasticité synaptique, la neurogenèse et l'apoptose. Les GC sont des molécules liposolubles qui exercent leur action en se fixant à des récepteurs disséminés dans le cortex cérébral. À ce jour, la majorité des études portant sur l'hypercorticisme s'est concentrée, au plan structurel sur les hippocampes, avec une ouverture récente sur l'amygdale et le cortex préfrontal et, sur le plan fonctionnel, sur la mémoire et l'attention. La présence des récepteurs aux GC à l'extérieur de la zone limbique suggère toutefois des perturbations du fonctionnement cognitif plus étendues dans les états d'hypercorticisme chroniques. De plus, qu'advient-il des difficultés cognitives à la suite d'un retour à la normale des niveaux de cortisol? En fait, peu d'études se sont penchées sur la réversibilité des impacts des GC sur le fonctionnement cognitif. La présente étude visait donc à confirmer la présence de troubles cognitifs associés à un état d'hypercorticisme chronique et à mieux comprendre dans quelle mesure les profils neuropsychologiques observés au cours de la phase active d'hypersécrétion de cortisol sont affectés par la correction de l'hypercorticisme. À cet effet, le syndrome de Cushing (SC) -qui est l'expression d'une hypersécrétion persistante et inappropriée de GC -représente un bon modèle d'hypercorticisme chronique. Dans un premier temps, les performances à une batterie de tests neuropsychologiques de dix-huit sujets souffrants d'un SC endogène en phase active ont été comparées à celles de dix-huit sujets contrôles appariés selon le sexe, l'âge et le niveau de scolarité. Ensuite, les performances neuropsychologiques des patients atteints du SC avant un traitement chirurgical ont été comparées à celles évaluées 1 an, deux ans et trois ans après le retour à la normale de leur niveau de cortisol. Cette étape avait pour but d'éclaircir dans quelle mesure un retour à la normale des fonctions endocriniennes est associé à une amélioration dans les performances aux tâches neuropsychologiques. Des analyses de variance multivariée (MANOVAs) suivies d'analyses univariées avec les scores de dépression comme covariable (ANCOVAs) ont été menées afin de faire ressortir les effets de l'hypercortisolémie sur les performances aux épreuves neuropsychologiques. Ces analyses montrent des performances plus faibles aux épreuves d'attention, de mémoire et de fonctions exécutives. De plus, la diminution de la vitesse de traitement de l'information dans le SC semble tributaire de l'état dépressif. Ensuite, dans le but d'examiner les tendances dans le temps des variables neuropsychologiques, une ANCOVA à mesures répétées (les scores de dépression comme covariable) a été employée sur les moyennes aux quatre temps de passation des évaluations neuropsychologiques chez les patients atteints du SC (pré-traitement, 12, 24 et 36 mois post-traitement). Ces analyses révèlent une amélioration de l'échelle performance dans le fonctionnement intellectuel 24 mois après le retour à la normale des niveaux de cortisol. Les résultats de cette étude indiquent que l'hypercorticisme chronique a un impact négatif sur le fonctionnement cognitif. De plus, l'amélioration partielle des performances cognitives après correction des niveaux de cortisol suggère que les effets délétères des GC perdurent plusieurs années après le retour à la normale des niveaux de cortisol. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Glucocorticoïdes, Cortisol, Troubles cognitifs, Syndrome de Cushing.

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La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative caractérisée par la présence d'enchevêtrements neurofibrillaires et de plaques séniles. Le composant majoritaire des plaques séniles est le peptide amyloïde Aβ.Dans une première partie de cette thèse, l'objectif a été de caractériser la toxicité du peptide Aβ25-35 après son injection au niveau des ventricules latéraux chez le rat au cours du temps. Nous avons ainsi pu démontrer, entre autre, qu'une seule injection, engendre des déficits mnésiques à court et à long terme qui persistent six semaines après l'injection. Nous avons également montré, entre autre, une astrogliose, une microgliose, une élévation du stress oxydant, ainsi que des phénomènes apoptotiques dans les différentes structures cérébrales étudiées. Le deuxième objectif de cette thèse a été de caractériser le rôle du peptide Aβ25-35 dans la régulation de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) au cours du temps. Dans un premier temps nous avons démontré une hyperactivité de l'axe, qui se caractérise par une modification de l'expression des hormones et une modification d'expression et de localisation des récepteurs aux glucocorticoïdes (GC). Nous avons montré que l'injection d'Aβ25-35 induisait un comportement anxieux. Néanmoins la fonctionnalité du rétrocontrôle négatif des GC reste intacte. Alors que l'injection de l'Aβ25-35 modifie la réponse de l'axe HPA à un stress. Nos résultats, dans un modèle pathomimétique, de la MA, montrent que la toxicité amyloïde modifie la fonctionnalité et la réactivité de l'axe HPA, ce qui pourrait participer à la pathophysiologie de la MA. / Alzheimer's disease (AD) is characterized by neurofibrillary tangles and seniles plaques. The major component of senile plaques is the amyloid-β peptide (Aβ). In a first part of this thesis, we characterized the time course toxicity effect of the Aβ25-35 intracerebroventricular (icv) injection in the rat brain. We particulary demonstrated, that only one injection induced memories impairments at short and long term which persisted six weeks after the icv injection. We also shown, a sustain astrogliosis and microgliosis, oxidative stress, apoptotics processes in the differents brain structure of interest.In a second part of this thesis, we characterized the time course impact of Aβ25-35 on hypothalamo-pituitary-adrenal axis during the time. First, we demonstrated an the hyperactivity of the axis, which is characterized by modifications of hormonal concentration associated with modification of the expression and localization of glucocorticoids (GC) receptors. We also demonstrated Aβ25-35 an anxious behavioural in animals. Nevertheless, the functionality of negative feedback is not modified. However, Aβ25-35 injection modify the HPA axis reactivity after acute stress. In conclusions, we shown, in a pathomimetic model of AD that the Aβ25-35 toxicity modifes the reactivity and the functionality of HPA axis, that could be partly involved in the pathophysiology of AD.

Les organismes montrent des variations de cycle de vie, de comportement et de physiologie. L'écologie évolutive cherche à les expliquer en investiguant les conséquences de ces variations pour l'écologie et l'aptitude phénotypique des animaux. Ainsi, certaines populations comportent des individus ayant un cycle de vie plus rapide que d'autres, caractérisé par une reproduction plus précoce, une fécondité plus élevée mais également une longévité plus faible. Une hypothèse récente, l'hypothèse du train de vie, prédit que ces différences de cycle de vie seraient associées à des différences de comportement constantes entre les individus lorsque ces traits sont impliqués dans les compromis évolutifs. Selon cette hypothèse, les individus investissant plus dans les comportements exploratoires devraient ainsi atteindre leur succès reproducteur maximum plus tard dans leur vie. Ceci peut provenir, d'une part, du fait que le train de vie des individus détermine leur personnalité; ou d'autre part, que la personnalité d'un individu détermine comment il complétera son cycle de vie. Il est possible de gagner certains indices sur les relations entre les traits comportementaux et biodémographiques à travers l'analyse des mécanismes de régulation qui leur sont commun, comme les gluco-corticoïdes (GC). Le but général de cette thèse de doctorat est de mieux comprendre les différences de patron d'exploration en testant l'hypothèse du train de vie. Selon cette hypothèse, les individus investissant le plus dans l'exploration de leur environnement devraient montrer un succès reproducteur maximal plus tardif et mobiliser plus de GC pour protéger leur survie face aux perturbations environnementales. J'analyse ainsi les relations entre le patron d'exploration exprimé par les individus dans un environnement nouveau, leur patron de reproduction au cours de leur vie, et le niveau de cortisol (le GC principal chez les mammifères) dans une population naturelle de tamias rayés (Tamias striatus) située au sud du Québec dans les monts Sutton. Je valide dans un premier temps une méthode permettant le suivi du niveau de cortisol de manière non-invasive. Je documente ensuite les relations entre le patron d'exploration des individus, leur docilité lors de manipulations sur le terrain et leur propension à être capturés dans les pièges. Je détermine la relation entre le patron d'exploration des individus et leur réactivité physiologique aux perturbations environnementales. Je documente ensuite le patron de reproduction des individus tout au long de leur vie et analyse sa relation avec leur patron d'exploration. Enfin, j'analyse le niveau de cortisol des individus en nature. Les individus ont été suivis sur 25 hectares de forêt décidue mature. Chaque été de 2005 à 2010 les individus ont été suivis par piégeage, observations focales et télémétrie. Les jeunes ont été capturés à l'émergence du terrier maternel, et assignés à leur père le plus probable à l'aide de marqueurs microsatellites. Les individus ont été soumis à des tests d'arène, quantifiant la réponse comportementale à un environnement nouveau. Durant ce test, certains individus expriment un patron d'exploration superficiel, caractérisé par une exploration importante en début de test mais une diminution tout aussi importante de l'exploration au court des secondes suivantes. À l'autre extrême, d'autres individus expriment un patron d'exploration plus méticuleux, avec un niveau d'exploration modéré mais constant au cours de la durée du test. Les animaux ont également été soumis à des tests de docilité, lors desquels nous avons relevé le nombre de secondes passées par l'animal à se débattre durant une minute lors des manipulations. Lors des captures en 2009, des échantillons fécaux ont été prélevés dans les trappes. La concentration de métabolites issus du cortisol a ensuite été analysée par ELISA compétitive en utilisant un anticorps polyclonal. La réactivité du système sympathique des individus a été quantifiée par l'analyse du rythme cardiaque lors d'un test de restriction. Les individus de la population d'étude montrant un patron d'exploration plus superficiel dans l'arène sont moins dociles. Ces individus sont également capturés plus fréquemment (mâles) ou plus loin de leur terrier (femelles). Les individus exprimant un patron d'exploration superficiel dans l'arène démontrent une réactivité du système sympathique plus importante, mais une variabilité plus faible de leur niveau de cortisol, suggérant qu'ils protègent ainsi leur survie de manière moins importante. En accord avec les prédictions, les individus plus superficiels dans leur exploration atteignent également leur succès reproducteur maximal plus tôt au cours de leur vie reproductive. Les variations d'abondance de nourriture d'une année à l'autre, à travers leurs effets sur l'âge à la première reproduction des individus contribuent à favoriser un meilleur succès reproducteur à vie des explorateurs superficiels parmi les individus nés durant les années de forte abondance de nourriture. À l'inverse, les explorateurs méticuleux ont un succès reproducteur plus élevé parmi les individus nés durant les années de faible abondance de nourriture. Les femelles ayant un patron d'exploration plus superficiel démontrent une variabilité plus faible de leur niveau de cortisol. Les femelles amenant un plus grand nombre de jeunes au sevrage ont également une variabilité en cortisol plus faible au cours de l'été. Ces résultats sont en accord avec l'hypothèse du train de vie et démontrent que le patron d'exploration exprimé par les animaux est associé à leur patron de reproduction en fonction de l'âge. De plus ils suggèrent que les fluctuations d'abondance des ressources d'une année à l'autre sont susceptibles de générer des pressions de sélection oscillantes qui pourraient maintenir la variabilité du patron d'exploration observée dans cette population. L'analyse du patron de cortisol des individus suggère enfin que le patron de reproduction et le patron d'exploration sont susceptibles de s'influencer l'un l'autre. Ces résultats contribuent à la compréhension des différences de personnalité par des résultats empiriques sur les relations entre les traits de personnalité, la physiologie et la biodémographie des individus. De telles études sont encore rares. Des analyses futures, détaillant d'une part la nature des coûts et des bénéfices associés au patron d'exploration des individus, et d'autre part investiguant les sources de variation contribuant à la variabilité du patron d'exploration observées dans cette population permettront de compléter les résultats présentés dans cette thèse. ______________________________________________________________________________

L'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) permet de maintenir l'homéostasie de l'organisme face à divers stress. Qu'ils soient de nature psychologique, physique ou inflammatoire/infectieux, les stress provoquent la synthèse et la libération de CRH par l'hypothalamus. Les cellules corticotropes hypophysaires perçoivent ce signal et en réaction, produisent et sécrètent l'ACTH. Ceci induit la synthèse des glucocorticoïdes (Gc) par le cortex surrénalien; ces stéroïdes mettent le système métabolique en état d’alerte pour la réponse au stress et à l’agression. Les Gc ont le rôle essentiel de contrôler les défenses de l'organisme, en plus d'exercer une rétro-inhibition sur l'axe HPA. L'ACTH est une petite hormone peptidique produite par le clivage d'un précurseur: la pro-opiomélanocortine (POMC). À cause de sa position critique dans la normalisation de l'homéostasie, le contrôle transcriptionnel du gène Pomc a fait l'objet d'études approfondies au cours des dernières décennies. Nous savons maintenant que la région promotrice du gène Pomc permet une expression ciblée dans les cellules POMC hypophysaires. L'étude du locus Pomc par des technologies génomiques m'a permis de découvrir un nouvel élément de régulation qui est conservé à travers l'évolution des mammifères. La caractérisation de cet enhancer a démontré qu'il dirige une expression restreinte à l'hypophyse, et plus particulièrement dans les cellules corticotropes. De façon intéressante, l'activité de cet élément dépend d'un nouveau site de liaison recrutant un homodimère du facteur de transcription Tpit, dont l'expression est également limitée aux cellules POMC de l'hypophyse. La découverte de cet enhancer ajoute une toute nouvelle dimension à la régulation de l'expression de POMC. Les cytokines pro-inflammatoires IL6/LIF et les Gc sont connus pour leur antagonisme sur la réaction inflammatoire et sur le promoteur Pomc via l'action des facteurs de transcription Stat3 et GR respectivement. L'analyse génomique des sites liés ii par ces deux facteurs nous a révélé une interrelation complexe et a permis de définir un code transcriptionnel entre ces voies de signalisation. En plus de leur action par interaction directe avec l’ADN au niveau des séquences régulatrices, ces facteurs interagissent directement entre eux avec des résultats transcriptionnels différents. Ainsi, le recrutement de GR par contact protéine:protéine (tethering) sur Stat3 étant lié à l'ADN provoque un antagonisme transcriptionnel. Inversement, le tethering de Stat3 sur GR supporte une action synergique, tout comme leur co-recrutement à l'ADN sur des sites contigus ou composites. Lors d'une activation soutenue, ce synergisme entre les voies IL6/LIF et Gc induit une réponse innée de défense cellulaire. Ainsi lors d'un stress majeur, ce mécanisme de défense est mis en branle dans toutes les cellules et tissus. En somme, les travaux présentés dans cette thèse définissent les mécanismes transcriptionnels engagés dans le combat de l'organisme contre les stress. Plus particulièrement, ces mécanismes ont été décrits au niveau de la réponse globale des corticotropes et du gène Pomc. Il est essentiel pour l'organisme d'induire adéquatement ces mécanismes afin de faire face aux stress et d'éviter des dérèglements comme les maladies inflammatoires et métaboliques. / The hypothalamo-pituitary-adrenal (HPA) axis regulates homeostasis in various conditions of stress contributing to both the stress response and its termination. Psychological, physical or inflammatory/infectious stresses all prompt the synthesis and secretion of hypothalamic CRH. The pituitary corticotrope cells receive this signal and in turn, secrete ACTH which triggers the synthesis of glucocorticoids (Gc) by the adrenal cortex; these steroids induce a general state of alertness in order to fight or flight aggressions and stresses. Glucocorticoids have the critical role to restrict the stress response by exerting a negative feedback on the HPA axis. ACTH is a small peptidic hormone produced after cleavage of a precursor protein: pro-opiomelanocortin (POMC). Due to its critical role in homeostasis, transcriptional control of the Pomc gene has been intensely studied during the last decades. Previous investigations identified a promoter region that is sufficient for expression of Pomc in the appropriate pituitary cells. Genome-wide studies of the Pomc locus led me to discover a novel regulatory element that is conserved throughout mammalian evolution. The activity of this enhancer is restricted to the pituitary, and more precisely to the corticotrope lineage. Interestingly, its activity depends on a novel transcription factor binding motif that binds homodimers of Tpit, a transcription factor that is only found in pituitary POMC cells. The discovery of this enhancer adds a new dimension in the control of pituitary Pomc expression. The IL6/LIF pro-inflammatory cytokines and the glucocorticoids are well known for their antagonism in control of the inflammatory response; at the Pomc promoter, their action is mediated by the transcription factors Stat3 and GR, respectively. The analysis of genomic sites bound by these two factors revealed a complex relationship and led us to define a transcription regulatory code linking these signalling pathways. In addition to their direct DNA interaction with cognate regulatory sequences, these factors iv interact with each other with different outcomes. Thus, the recruitment of GR on DNAbound Stat3 through protein:protein contacts (tethering) results in transcriptional antagonism. Conversely, Stat3 tethering to GR produces synergism; this is also the case when the two factors are co-recruited to DNA on contiguous or composite binding sites. Prolonged activation of the IL6/LIF and Gc pathways elicits a synergistic innate cell defense response in all cells and tissues. In summary, this doctoral work has defined transcriptional mechanisms that mediate and control the stress response. In particular, pituitary components of the stress response were defined at the level of the Pomc gene and as a global response of corticotrope cells. This response is critical for appropriate organism defense during stresses such as those produced in inflammatory and metabolic diseases.

Ces dernières décennies ont mis à jour une implication pathologique nouvelle del’aldostérone, via le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) dans le coeur. L’ensemble desdonnées issues des études expérimentales et des essais cliniques suggère une association délétèreentre l’aldostérone et la survenue d’arythmies. L’utilisation d’antagonistes du RM prévient cesarythmies. Cependant, les voies de signalisations, comme les mécanismes moléculaires soustendantces effets bénéfiques du blocage des RM demeurent incertains. Nous avons accumulésdes preuves d’une modulation de la signalisation calcique dans le cardiomyocyte, et en particulierde l’influx calcique (Ca2+) au travers du canal Ca2+ de type L (LTCC). Celui-Ci pourrait être unecible primaire de l’aldostérone et du RM dans les cardiomyocytes ventriculaires. Toutefois, lesmécanismes par lesquels l’aldostérone et le RM régulent l’expression du LTCC restent à définir.Au cours de ces travaux menés sur cardiomyocytes de rats nouveau-Nés, nous avonsétudiés les évènements moléculaires par lesquels l’aldostérone exerce ses effets sur le CaV1.2,qui correspond à la sous-Unité principale du LTCC formant le pore du canal ; cette protéine estcodée par le CACNA1C. Par microscopie confocale, nous avons suivi en temps réel le traffickingnucléo-Cytoplasmique du RM couplé à la GFP en réponse à l’aldostérone, démontrant ainsi queles RM cardiaques sont fonctionnels. Le traitement durant 24 heures des cardiomyocytes avec del’aldostérone montre une augmentation dose-Dépendante des protéines et de l’ARN messager duCaV1.2. L’utilisation de la technique du gène rapporteur de la luciférase permet l’analyse del’activité du promoteur du CaCNA1C. Celui-Ci montre une activité transcriptionnelle dose ettemps dépendante en réponse à l’aldostérone. De plus, ces effets sont dépendant des RM carinhibés en présence de RU28318, un antagoniste sélectif du RM, ou par l’utilisation de siRNAdirigés contre le RM. L’analyse in silico de la séquence du promoteur du CaCNA1C nous a permisd’identifier cinq séquences putatives correspondant à des éléments de réponse auxglucocorticoïdes (GRE). La mutation du site le plus lointain du site d’initiation de la transcriptionne révèle aucun changement dans les réponses transcriptionnelles induites par un RM humainconstitutivement actif (hMRΔ5,6) ou dans les réponses doses-Dépendantes de l’aldostérone ou dela déxaméthasone, un glucocorticoïde de synthèse. La mutation des trois sites GRE putatifssuivants provoque une diminution des réponses au hMRΔ5,6 comme à l’aldostérone, alors que lesréponses à la déxaméthasone sont soit inchangées, soit augmentées. En contraste, la mutation dusite le plus proximal du promoteur augmente de façon importante l’activité transcriptionnelle dupromoteur en réponse au hMRΔ5,6, à l’aldostérone comme à la déxaméthasone.Ces résultats démontrent que le LTCC cardiaque constitue une cible directe del’aldostérone et du RM, et apportent de nouvelles perspectives quant aux conséquencesmoléculaires et fonctionnelles engendrées par l’activation délétère du système minéralocorticoïdedans la défaillance cardiaque. / During the past decades, major novel pathogenic roles of the steroid hormone,aldosterone, via the Mineralocorticoid Receptor (MR) have been identified in heart. Collectively,experimental studies and clinical trials, suggest a detrimental association between aldosteroneand life threatening arrhythmias that may be prevented by MR blockade. However, the signalingpathways and underlying mechanisms still remain elusive. We have accumulated evidence thatmodulation of Ca2+ signaling, especially Ca2+ influx via L-Type Ca2+ channel (LTCC), might bethe primary aldosterone/MR target in ventricular cardiomyocytes. Yet, the molecularmechanisms by which MR regulates expression of LTCC remain to be defined. Here, weinvestigated, in primary cultures of neonatal rat ventricular myocytes, the molecular eventscritical for aldosterone-Mediated cardiac effects on CaV1.2, the pore-Forming main subunit ofLTCC, which is encoded by the CaCNA1C gene.We showed that cardiac MR are functional as demonstrated by aldosterone-Induced MRnucleocytoplasmic trafficking observed by time-Lapse imaging of transfected GFP-Labeled MRusing confocal microscopy. Aldosterone exposure for 24 hours, induced a dose-Dependentincrease in CaV1.2 expression at both mRNA and protein levels. Analysis of the CaCNA1Cpromoter activity using luciferase reporter assays, revealed a dose- and time-Dependent activationby aldosterone. These effects were inhibited in the presence of either RU28318, a selective MRantagonist, or MR siRNA. In silico analyze enabled us to identify five putative GlucocorticoidResponse Elements (GRE) within the CaCNA1C promoter sequence. The mutation of the mostdistal GRE from Transcription Start Site (TSS) did not altered responses either elicited by theconstitutively active human MR (hMRΔ5,6) or dose-Dependent effects of aldosterone anddexamethasone (a synthetic glucocorticoïd with minimal MR effect). Mutations of the three nextones decreased responses to hMRΔ5,6 and aldosterone, whereas dexamethasone responses wereeither unchanged or increased. In sharp contrast, the mutation of the most proximal GRE fromTSS, increased responses to hMRΔ5,6, aldosterone and dexamethasone.These results provide new insights into the molecular mechanisms associated with cardiacMR activation, and suggest that LTCC is a primary MR target, with subsequent molecular andfunctional consequences that could lead to MR-Related cardiac dysfunction.

L'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) permet de maintenir l'homéostasie de l'organisme face à divers stress. Qu'ils soient de nature psychologique, physique ou inflammatoire/infectieux, les stress provoquent la synthèse et la libération de CRH par l'hypothalamus. Les cellules corticotropes hypophysaires perçoivent ce signal et en réaction, produisent et sécrètent l'ACTH. Ceci induit la synthèse des glucocorticoïdes (Gc) par le cortex surrénalien; ces stéroïdes mettent le système métabolique en état d’alerte pour la réponse au stress et à l’agression. Les Gc ont le rôle essentiel de contrôler les défenses de l'organisme, en plus d'exercer une rétro-inhibition sur l'axe HPA. L'ACTH est une petite hormone peptidique produite par le clivage d'un précurseur: la pro-opiomélanocortine (POMC). À cause de sa position critique dans la normalisation de l'homéostasie, le contrôle transcriptionnel du gène Pomc a fait l'objet d'études approfondies au cours des dernières décennies. Nous savons maintenant que la région promotrice du gène Pomc permet une expression ciblée dans les cellules POMC hypophysaires. L'étude du locus Pomc par des technologies génomiques m'a permis de découvrir un nouvel élément de régulation qui est conservé à travers l'évolution des mammifères. La caractérisation de cet enhancer a démontré qu'il dirige une expression restreinte à l'hypophyse, et plus particulièrement dans les cellules corticotropes. De façon intéressante, l'activité de cet élément dépend d'un nouveau site de liaison recrutant un homodimère du facteur de transcription Tpit, dont l'expression est également limitée aux cellules POMC de l'hypophyse. La découverte de cet enhancer ajoute une toute nouvelle dimension à la régulation de l'expression de POMC. Les cytokines pro-inflammatoires IL6/LIF et les Gc sont connus pour leur antagonisme sur la réaction inflammatoire et sur le promoteur Pomc via l'action des facteurs de transcription Stat3 et GR respectivement. L'analyse génomique des sites liés ii par ces deux facteurs nous a révélé une interrelation complexe et a permis de définir un code transcriptionnel entre ces voies de signalisation. En plus de leur action par interaction directe avec l’ADN au niveau des séquences régulatrices, ces facteurs interagissent directement entre eux avec des résultats transcriptionnels différents. Ainsi, le recrutement de GR par contact protéine:protéine (tethering) sur Stat3 étant lié à l'ADN provoque un antagonisme transcriptionnel. Inversement, le tethering de Stat3 sur GR supporte une action synergique, tout comme leur co-recrutement à l'ADN sur des sites contigus ou composites. Lors d'une activation soutenue, ce synergisme entre les voies IL6/LIF et Gc induit une réponse innée de défense cellulaire. Ainsi lors d'un stress majeur, ce mécanisme de défense est mis en branle dans toutes les cellules et tissus. En somme, les travaux présentés dans cette thèse définissent les mécanismes transcriptionnels engagés dans le combat de l'organisme contre les stress. Plus particulièrement, ces mécanismes ont été décrits au niveau de la réponse globale des corticotropes et du gène Pomc. Il est essentiel pour l'organisme d'induire adéquatement ces mécanismes afin de faire face aux stress et d'éviter des dérèglements comme les maladies inflammatoires et métaboliques. / The hypothalamo-pituitary-adrenal (HPA) axis regulates homeostasis in various conditions of stress contributing to both the stress response and its termination. Psychological, physical or inflammatory/infectious stresses all prompt the synthesis and secretion of hypothalamic CRH. The pituitary corticotrope cells receive this signal and in turn, secrete ACTH which triggers the synthesis of glucocorticoids (Gc) by the adrenal cortex; these steroids induce a general state of alertness in order to fight or flight aggressions and stresses. Glucocorticoids have the critical role to restrict the stress response by exerting a negative feedback on the HPA axis. ACTH is a small peptidic hormone produced after cleavage of a precursor protein: pro-opiomelanocortin (POMC). Due to its critical role in homeostasis, transcriptional control of the Pomc gene has been intensely studied during the last decades. Previous investigations identified a promoter region that is sufficient for expression of Pomc in the appropriate pituitary cells. Genome-wide studies of the Pomc locus led me to discover a novel regulatory element that is conserved throughout mammalian evolution. The activity of this enhancer is restricted to the pituitary, and more precisely to the corticotrope lineage. Interestingly, its activity depends on a novel transcription factor binding motif that binds homodimers of Tpit, a transcription factor that is only found in pituitary POMC cells. The discovery of this enhancer adds a new dimension in the control of pituitary Pomc expression. The IL6/LIF pro-inflammatory cytokines and the glucocorticoids are well known for their antagonism in control of the inflammatory response; at the Pomc promoter, their action is mediated by the transcription factors Stat3 and GR, respectively. The analysis of genomic sites bound by these two factors revealed a complex relationship and led us to define a transcription regulatory code linking these signalling pathways. In addition to their direct DNA interaction with cognate regulatory sequences, these factors iv interact with each other with different outcomes. Thus, the recruitment of GR on DNAbound Stat3 through protein:protein contacts (tethering) results in transcriptional antagonism. Conversely, Stat3 tethering to GR produces synergism; this is also the case when the two factors are co-recruited to DNA on contiguous or composite binding sites. Prolonged activation of the IL6/LIF and Gc pathways elicits a synergistic innate cell defense response in all cells and tissues. In summary, this doctoral work has defined transcriptional mechanisms that mediate and control the stress response. In particular, pituitary components of the stress response were defined at the level of the Pomc gene and as a global response of corticotrope cells. This response is critical for appropriate organism defense during stresses such as those produced in inflammatory and metabolic diseases.

L‟obésité est principalement du à la surconsommation d‟aliments riches en énergie, en particulier les aliments hyperlipidiques (HL). En plus des comorbidités comme le diabète et les maladies cardiovasculaires, l‟obésité est associée à des troubles émotionnels et cognitifs. La prévalence de l‟obésité chez les enfants et les adolescents augmente sans cesse et ceci est inquiétant car ce sont des périodes cruciales pour la maturation de structures cérébrales comme l‟hippocampe et l‟amygdale, indispensables à la mise en place des processus cognitifs et émotionnels pour le restant de la vie. Il est donc déterminant d‟évaluer l‟impact de la consommation d‟un régime HL obésogène durant ces périodes développementales sur les processus cognitifs et émotionnels. Dans une première étude nous mettons en évidence chez le rat que l‟exposition à un régime HL durant la période périnatale (gestation et lactation) entraine l‟atrophie dendritique des neurones pyramidaux du CA1 de l‟hippocampe et de l‟amygdale basolatérale (BLA) des descendants adultes. Ces résultats sur l‟hippocampe enrichissent les données comportementales déjà existantes indiquant des altérations de la mémoire dépendante de l‟hippocampe suite au régime HL périnatal. Nous montrons également que les changements morphologiques du BLA s‟accompagnent d‟un déficit spécifique de la mémoire aversive olfactive, qui dépend fortement de l‟intégrité du BLA. Ceci démontre pour la première fois les effets délétères, cellulaires et comportementaux, d’un régime HL périnatal sur les fonctions amygdaliennes. La seconde étude se focalise sur les perturbations de la mémoire induites par la consommation d‟un régime HL pendant l‟adolescence et vise à approfondir la compréhension des mécanismes impliqués. Dans un premier temps, nous montrons que la consommation d‟un régime HL du sevrage à l‟âge adulte (couvrant l‟adolescence) chez la souris perturbe la consolidation de la mémoire de reconnaissance d‟objet (MRO) lorsque le contexte est nouveau lors de l‟apprentissage. Ceci s‟accompagne d‟une libération plus importante de glucocorticoïdes au niveau circulant et d‟endocannabinoides (eCB, anandamide en particulier) au niveau hippocampique chez les souris HL. Le blocage des récepteurs aux glucocorticoïdes (GR) ou des récepteurs aux cannabinoïdes de type 1 (CB1R) juste après l‟apprentissage améliore la MRO à long-terme des souris HL. Ces traitements normalisent également la sur-activation c-Fos de l‟hippocampe suite à l‟apprentissage chez les souris HL soulignant l‟importance de cette structure. En effet, la délétion spécifique des CB1R hippocampique améliore fortement la MRO à long-terme des souris HL et nous mettons en évidence que la plasticité synaptique in vivo de la voie CA3-CA1 hippocampique représente un mécanisme perturbé par l‟activation des CB1R suite à l‟apprentissage chez ces souris. Enfin l‟inactivation des neurones glutamatergique hippocampique par une approche pharmacogénétique (DREADD-Gi) améliore la MRO à long-terme chez les souris HL, de façon similaire au blocage ou à la délétion des CB1R suggérant une levée d‟inhibition de ces neurones par l‟activation des CB1R chez les souris HL qui conduirait à leur déficit de MRO à long-terme. Nos résultats indiquent que la consommation d’un régime HL pendant l’adolescence modifie le système eCB de l’hippocampe conduisant à des perturbations de la plasticité synaptique et de la consolidation de la mémoire. Dans leur ensemble ces données permettent d‟améliorer notre compréhension des effets délétères de l‟exposition précoces aux régimes HL obésogènes sur les fonctions mnésiques. / Clinical and experimental studies have established that obesity, resulting mainly from consumption of energy-dense food such as high-fat diet (HFD), is associated with adverse cognitive and emotional outcomes. The prevalence of obesity during childhood and adolescence has reached epidemic levels. This is particularly worrisome since these periods are crucial for hippocampal and amygdala maturation, two brain structures necessary for shaping memory and emotional functions. It is thus critical to determine the impact of HFD exposure during these early developmental periods on memory and emotional processes. First, we show that perinatal HFD exposure (throughout gestation and lactation), leads to dendritic shrinkage of pyramidal neurons in the CA1 of the hippocampus but also in the basolateral amygdala (BLA) in adult rats. These results add to the growing literature indicating changes in hippocampal-dependent memory after perinatal HFD exposure. Regarding amygdala, perinatal HFD exposure specifically impairs odor aversion memory, a task highly dependent on BLA function, without affecting olfactory or malaise processing. These results are the first to show that perinatal HFD exposure impairs amygdala functions, at cellular and behavioral levels. Next, we investigated the cellular mechanisms underlying memory impairment induced by adolescent HFD consumption. We first show that HFD consumption from weaning to adulthood (covering adolescence) impairs long-term, but not short-term, object recognition memory (ORM) in novel context condition which was associated with higher circulating corticosterone and enhanced hippocampal endocannabinoid levels (anandamide in particular) in HFD-fed mice. Systemic post-training blockade of glucocorticoid receptors (GR) or cannabinoid receptors type 1 (CB1R) prevented HFD-induced memory deficits. These treatments also normalized training-induced c-Fos over-activation specifically in hippocampus in HFD group stressing the importance of this structure. Indeed, hippocampal CB1R deletion improved memory in HFD-fed mice. Moreover, we identified changes of in vivo hippocampal synaptic plasticity after training as a potential mechanism impaired by HFD in a CB1R-dependent manner. Finally, chemogenetic inhibition of hippocampal glutamatergic cells improved memory in HFD group similarly to CB1R deletion or blockade suggesting CB1R-dependent disinhibition of these neurons in HFD-fed mice. These results indicate that high-fat diet consumption during adolescence alters the hippocampal eCB system leading to impairment of hippocampal synaptic plasticity and deficit in recognition memory consolidation. Taken together, our results provide new evidences of how HFD consumption during early developmental periods exerts its deleterious effects on cognitive functions and identify the endocannabinoid system as a potential target for treating cognitive impairment associated with obesity.