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

De nombreux individus consomment une, ou plusieurs, substances psychoactives au cours de leur vie. Alors que la majorité des consommateurs maintient une utilisation épisodique et contrôlée, certains perdent le contrôle sur l’usage de la substance ; symptôme majeur d’une addiction. Comprendre les mécanismes psychobiologiques, qui sous-tendent cette vulnérabilité à passer d’un usage contrôlé à un usage compulsif, constituerait une étape décisive dans la compréhension de la pathologie et l’identification de cibles thérapeutiques pertinentes. En effet, malgré un intense effort de recherche au cours des 40 dernières années, les thérapies disponibles se révèlent d’une efficacité limitée. Il faut probablement en chercher la cause dans la complexité de la pathologie, mais aussi dans l’inadéquation des préparations expérimentales à la définition clinique de l'addiction. Dans ce contexte, une étape décisive a été franchie il y a 5 ans lorsque des chercheurs de notre équipe ont développé le premier modèle pluri-symptomatique d’addiction à la cocaïne chez le rat. Grâce à ce modèle, il est possible d’identifier des animaux qui développent un comportement similaire à l’addiction, alors que d’autres maintiennent un usage contrôlé, et ce, malgré une consommation préalable de drogue équivalente. S'appuyant sur ce modèle d'addiction chez le rat, le but de nos travaux de thèse était d’identifier des différences neurobiologiques entre usagers addicts et non-addicts et d’aborder les mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent la transition vers l’addiction. Pour ce second point, nous avons considéré les différences majeures identifiées et étudié leur évolution de l’usage précoce de cocaïne (avant l'addiction) à l'usage tardif (après développement de l’addiction) en fonction des sujets (addicts versus non-addicts). Nous avons utilisé une approche multidisciplinaire associant les principales méthodes des neurosciences comportementales, moléculaires et des systèmes. Nous avons comparé addicts et non-addicts au moyen d’une stratégie ciblée et d’une stratégie non ciblée. La stratégie non ciblée a consisté à évaluer l'expression des gènes à grande échelle, dans des structures cérébrales clés, au moyen d’une technique de gene profiling (environ 28 000 gènes testés simultanément). L'approche ciblée a consisté à analyser des facteurs connus pour être modifiés par l'usage ou l’administration chronique de cocaïne. Nous nous sommes concentrés sur une structure majeure, le noyau accumbens, et avons étudié : i. l'expression de gènes cibles au moyen de la qPCR, ii. plusieurs formes de plasticité synaptique à l'aide de l’électrophysiologie in vitro, iii. l'activité des neurones dopaminergiques de l’aire tegmentale ventrale (VTA) (projetant vers le noyau accumbens) au moyen de l’électrophysiologie in vivo, iv. la libération de dopamine dans le noyau accumbens au moyen de la microdialyse in vivo. Nous avons montré que les rats addicts et non-addicts s'adaptent très différemment à la cocaïne. Les usagers non-addicts paraissent en mesure de contrecarrer les changements neurobiologiques précoces provoqués par la cocaïne, tandis que les addicts ne le sont pas. Ils présentent des réponses neurobiologiques similaires à celles d'animaux naïfs vis-à-vis de la cocaïne ou d'animaux ayant été exposés à la drogue sur une très courte période. En résumé, les données obtenues au cours de ce travail de thèse modifient drastiquement la perception commune de la psychopathologie de l’addiction. L'addiction résulterait moins de modifications produites par la drogue (comme on le pense depuis 40 ans) que de l'incapacité à lutter contre ces modifications. / Numerous individuals consume one, or several, psychoactive substances during their lifetime. Although most consumers make only occasional and controlled use of a substance, some lose control of their use, which constitutes a major symptom of addiction. Understanding the psychobiological mechanisms which underlie this vulnerability to the transition from controlled drug use to addiction would constitute a decisive step forward in our understanding of the pathology and in our identification of the relevant therapeutic targets. Indeed despite intense research efforts during the last 40 years, the therapies available are of limited efficacy. This is probably related to the complexity of the pathology, as well as to the unsuitability of experimental preparations to the clinical definition of addiction. In such a context, there was a significant breakthrough 5 years ago when our research team developed the first pluri-symptomatic model of cocaine addiction in the rat. Thanks to this model it is possible to single out animals that develop an addiction-like behavior from others that, despite equivalent prior drug consumption, keep their use under control. The aim of our doctoral research, based on this rat addiction model, was to identify the neurobiological differences between addicted and non-addicted users, and then to start investigating neurobiological mechanisms that could underly transition to addiction. For this latter point we considered the major differences identified between addicts and non-addicts, and we studied their evolution from early (before addiction) to late cocaine use (after addiction development). We used a multidisciplinary approach associating behavioral, molecular and systems neuroscience. We compared addicts and non-addicts by means of a targeted strategy and a non-targeted strategy. The non-targeted strategy consisted in evaluating large-scale gene expression by means of a gene–profiling technique (approximately 28,000 genes tested simultaneously). The targeted approach consisted in analysing factors known to be modified by the use or chronic administration of cocaine. Concentrating on one main structure, the nucleus accumbens, we studied: (i) the expression of targeted genes by means of qPCR; (ii) several forms of synaptic plasticity using in vitro electrophysiology; (iii) the activity of the dopaminergic neurons of the ventral tegmental area (VTA) (projecting towards the nucleus accumbens) using in vivo electrophysiology; (iv) the liberation of dopamine in the nucleus accumbens by means of in vivo microdialysis. We showed that addict and non-addict rats adapt to cocaine in very different ways. Non-addict users seem able to counteract the early neurobiological changes triggered by cocaine, while addict users are not. Addict users present neurobiological responses to cocaine that are similar to those of naive animals or of animals having been exposed to the drug for a very short period. In conclusion, the data obtained during this PhD work radically modify the general perception of the psychopathology of addiction. Addiction would be less due to modifications produced by the drug (as thought for the last 40 years) than to the inability to fight against those modifications.

Le peptide YSNSG est un cyclopeptide antagoniste de l’intégrine alpha v beta 3 actif par inhibition de la migration tumorale et de l'angiogénèse. Ces propriétés ont été démontrées in vitro sur diverses lignées cellulaires et in vivo chez des souris C57BL/6 avec xénogreffe de mélanome. Nos travaux se sont intéressés à la pharmacologie et à la pharmacocinétique du YSNSG. Dans un premier temps, nous avons étudié sa pharmacocinétique plasmatique et tissulaire (cerveau et sous-cutané) chez des rats Wistar en utilisant la microdialyse tissulaire. Elle a permis la détermination des principaux paramètres plasmatiques et tissulaire. Le taux de pénétration du peptide au niveau tissulaire est apparu élevé au niveau sous-cutané et faible au niveau cérébral. L’analyse compartimentale de ces données a permis de valider un modèle de type PB-PK pour simuler différents débits de perfusion permettant d’atteindre au niveau tissulaire des concentrations actives. Dans un second temps, nous avons étudiés la distribution intra—tumorale du peptide YSNSG sur le modèle de souris C57BL/6 xénogreffé. A l’aide de la microdialyse tissulaire, nous avons étudié la distribution du peptide YSNSG au sein de deux régions intra-tumorales distinctes, respectivement au centre et en périphérie de la tumeur pour discuter du rôle de l’hétérogénéité intra-tumorale dans la distribution intra-tissulaire des anticancéreux. Notre approche n’a pas permis de mettre en évidence de différence significative dans la distribution du peptide entre les deux régions mais a permis de montrer une faible distribution. Dans une troisième et dernière approche, nous présentons les résultats de la nanoencapsulation du peptide YSNSG à l’aide de particules de type PLGA +/- F-68 à l’aide de méthodes spectroscopiques (Raman), microscopiques (confocale) et in vivo (comparaison de l’efficacité du peptide encapsulé ou non sur l’inhibition de la croissance tumorale sur le modèle animal précédemment utilisé). / Peptide YSNSG is a cyclopeptide addressed against integrins growth tumor inhibition and neoangiogenesis. These properties were highlighted in vitro on several cell lines and in vivo in syngeneic mice C57BL/6 with B16F1 melanoma xenograft. In order to describe the pharmacology and pharmacokinetic of peptide YSNSG we first studied plasma and tissue pharmacokinetic (cerebral and subcutaneous) in healthy Wistar rats using microdialysis. We finded main plasma and tissue parameters and a high penetration rate in subcutaneous and a low penetration rate of peptide YSNSG in cerebral tissue, respectively. Compartment analysis of our data allowed assessing a physiologically-based pharmacokinetic model in order to simulate different administration flow rate required to reach pharmacological active concentrations. Secondly we investigated the intra-tumoral distribution of peptide YSNSG the same syngeneic mice C57BL/6 model previously described, using microdialysis. Distribution was assessed in two distinct regions of melanoma tumor (central and peripheral) for the study of the impact of intra-tumoral heterogeneity on YSNSG peptide distribution. This approach did not found any significant difference in term of penetration rate and, moreover, found a low penetration rate in the melanoma tumor in discordance with previous subcutaneous distribution in healthy rat. In a third chapter we describe results of nanoencapsulation tests of YSNSG peptide using PLGA +/- F-68 with spectroscopic method (Raman), microscopic (confocal) and in vivo experimentation (growth tumor inhibition level in the same mice model with or without nanoencapsulation of YSNSG peptide).

Thèse de doctorat : Médecine. Neuropsychopharmacologie : Nantes : 2003. / Thèse : 2003NANT07VS. Bibliogr. f. 254-319.

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

Pour exercer leur effet princeps, les médicaments doivent atteindre des concentrations nécessaires et suffisantes à leur site d'action tout en évitant la survenue d'effets indésirables. Les antibiotiques sont utilisés pour le traitement d'infection cérébroméningées dont la cible bactériologique se situe dans le liquide céphalorachidien (LCR) ou le liquide extracellulaire cérébral (LEC) un site d'action cérébral qui constitue aussi une cible pour des effets secondaires. La distribution de médicament dans le cerveau et le LCR est limitée par la présence des barrières hémato-encéphalique (BHE) et hématoliquidienne (BHL). De plus, des mécanismes d'efflux diminuent les concentrations tissulaires des médicaments. Pour optimiser l'usage des antibiotiques et diminuer les effets indésirables, il est important d'obtenir des informations pharmacocinétiques tissulaires. Le recueil de LEC par microdialyse cérébrale et le prélèvement de LCR permettent chez des patients de réanimation la comparaison des concentrations libres de médicament. Ce travail constitue une étude de la distribution dans le plasma, le LCR et le LEC de deux antibiotiques : le céfotaxime et le métronidazole. Des patients (après un traumatisme crânien ou un accident vasculaire) ont été traités par céfotaxime et métronidazole pour une pneumopathie. Quatre études pharmacocinétiques ont été réalisées à l'équilibre par microdialyse cérébrale (n=11) pour le recueil du LEC ou par prélèvement de LCR (n=9) par une dérivation ventriculaire externe. Les résultats ont montré que le métronidazole diffusait totalement dans les deux milieux alors que la diffusion du céfotaxime était limitée, probablement en raison de phénomènes d'efflux. / To exert their effect while avoiding adverse events, drugs must reach sufficient concentrations in their site of action. Antibiotics are used for treating infection that bacterial target is in the cerebrospinal fluid (CSF) or brain extracellular fluid (ECF) which is also a target for adverse events. Drug distribution in the brain and CSF may be limited by the presence of the blood-brain barrier (BBB) and blood-CSF barrier (BCSFB). In addition, efflux mechanisms may decrease tissue concentrations of drugs.To optimize the use of antibiotics and reduce adverse events, it is important to obtain tissue pharmacokinetics. Collecting ECF samples via brain microdialysis and CSF samples via external ventricular drain in critically ill patients allow comparison of free drug concentrations. This work is a study of the distribution in plasma, CSF and ECF of two antibiotics, cefotaxime and metronidazole.Patients (after a head injury or stroke) were treated with cefotaxime and metronidazole for pneumonia. Four pharmacokinetic studies were performed at equilibrium by brain microdialysis (n = 11) for collecting ECF or CSF samples (n = 9) by an external ventricular drain. The results showed that metronidazole distributes extensively in both ECF and CSF while the diffusion of cefotaxime was limited, probably due to efflux transporters.

Le vieillissement est à l'origine de pathologies dermatologiques diverses favorisées par des facteurs extrinsèques, principalement les UV : cancers cutanés, dermatoporose, ulcères, escarres … Parmi eux, les ulcères sont source de douleurs chroniques, hospitalisations, majoration des coûts de santé et décès dans la population âgées. Or, le lien entre vieillissement cutané, vieillissement microvasculaire et ulcères n'est actuellement pas établi. Notre objectif est d'évaluer la dysfonction endothéliale liée au vieillissement sur les sites privilégiés d'ulcères, après développement des techniques d'évaluation de la fonction microvasculaire cutanée chez des sujets jeunes. La première partie de notre travail s'intéresse aux méthodes les plus récentes de mesure du flux sanguin cutané. Elle vise à comparer le Laser Speckle Contrast Imaging et le Laser Doppler Imaging en termes de reproductibilité puis à évaluer la corrélation des mesures selon ces deux techniques. La seconde partie est une étude méthodologique concernant la microdialyse, qui a pour objectif de comparer l'insertion des fibres au niveau intra-dermique ou sous-dermique, ainsi que d'évaluer leur pertinence dans la mesure de l'hyperhémie post-occlusive et par chauffage local. Dans la troisième partie, nous étudions le vieillissement physiologique de la fonction endothéliale de la zone périmalléolaire, zone à risque d'ulcération chez le sujet âgé. D'autres études seront nécessaires pour évaluer si la dysfonction microvasculaire liée au vieillissement peut favoriser la survenue d'ulcères et en préciser les mécanismes. / Aging is the cause of different dermatological diseases, facilitated by extrinsic factors, especially UV radiation: skin cancers, dermatoporosis, ulcers … Chronic ulcerations cause chronic pains, hospitalizations, increasing cost of health, death in the elderly population. Yet, the link between skin aging, microvascular aging and ulcers remains still unclear. Our objective is to study microvascular function on the gaiter skin area of elderly, because abnormal microvascular reactivity could contribute to ulcerations in this region, after development of the techniques used to assess cutaneous microvascular reactivity to young subjects. The first part of our work is interested in the most recent methods of measure of the cutaneous blood flow. It aims at comparing the Laser Speckle Contrast Imaging and the Laser Doppler Imaging in terms of reproducibility then at estimating the correlation of the measures according to these two techniques. The second part is a methodological study concerning the microdialysis, to determine wether intradermal or subdermal microdialysis fibers insertion can be used to assess post-occlusive hyperemia and local thermal hyperemia. In the third part, we study the physiological aging of in the supramedial malleolar skin, high-risk area of ulceration to the elderly subject. Further studies are required to determinate whether the changes in the physiological microvascular responses to local heating explain the higher incidence of skin ulcerations in the elderly.

L'augmentation des résistances aux antibiotiques ces dernières années et le faible nombre de nouveaux antibiotiques récemment approuvés ont suscité un intérêt considérable pour les associations médicamenteuses. Parmi celles-ci, les associations β-lactamine-inhibiteur de β-lactamases, comme l’aztréonam-avibactam (ATM-AVI), visent à surmonter la résistance due à la production de β-lactamases, l'un des principaux mécanismes de résistance chez les bactéries à Gram négatif. Cependant, les interactions PD entre molécules associées peuvent être complexes. Afin de mieux comprendre la PK/PD de l’ATM-AVI, deux problématiques ont été abordées dans cette thèse :i. La PK de l’ATM-AVI au site infectieux. Une étude de microdialyse réalisée chez le rat avec ou sans péritonite a montré que la distribution de l’ATM-AVI dans le liquide péritonéal était rapide et que les concentrations au site infectieux pourraient être prédites à partir des concentrations sanguines.ii. L’interaction PD entre ATM et AVI. Des études de checkerboard analysées avec un modèle Emax ont permis de caractériser l’effet de l’AVI sur la CMI de l’ATM en termes d’efficacité et de puissance en présence de souches multi-résistantes. Pour compléter ces résultats, un modèle PK/PD a été développé à partir de données in vitro afin d’évaluer l’évolution de l’effet combiné de l’ATM-AVI au cours du temps et d’étudier la contribution individuelle de chacun des effets de l’AVI à l’activité combinée. Selon les résultats de cette modélisation, l’activité bactéricide de l’association serait principalement expliquée par l’effet potentialisateur de l’AVI et ce malgré sa capacité à prévenir la dégradation de l’ATM de manière efficace. / The rapid increase in antibiotic resistance during the last decades and the few numbers of recently approved new antibiotics lead to a significant interest to drug combinations. Among these combinations, the β-lactam-β-lactamase inhibitor combination, such as aztreonam-avibactam (ATM-AVI), is one strategy that aims to overcome the resistance due to β-lactamases production, one of the most relevant mechanisms of resistance in Gram-negative bacteria. However, drug interactions can be complex. To better understand the PK/PD of ATM-AVI, two issues have been addressed in this thesis: i. ATM-AVI PK at the infection site. A microdialysis study performed in rats with or without peritonitis showed that ATM and AVI distribution in intraperitoneal fluid was rapid and that concentrations at the target site could be predicted from blood concentrations.ii. PD interaction between ATM and AVI. Checkerboard experiments analyzed with an Emax model have been used to characterize AVI effect on ATM MIC in terms of efficacy and potency in the presence of various multi-drug resistant strains. A PK/PD model was developed based on in vitro data to describe the time-course of ATM-AVI combined effect and to investigate the individual contribution of each of the AVI effects to the combined activity. According to the modeling results, the combined bactericidal activity was mainly explained by AVI enhancing effect, even though AVI demonstrated high efficiency to prevent ATM hydrolysis.

Les enképhalines, ligands endogènes des récepteurs opioïdes δ, sont les neuropeptides les plus abondants du striatum, structure où elles stimulent la libération de dopamine. L'influence des récepteurs δ sur la transmission glutamatergique striatale, principalement supportée par les neurones corticaux, est en revanche méconnue. Néanmoins, des données suggèrent son implication dans la libération de dopamine induite par la DPDPE, agoniste sélectif des récepteurs δ. Nous avons exploré cette hypothèse chez le Rat. Dans ce but, nous avons étudié les effets de la DPDPE sur les taux extracellulaires de dopamine et de glutamate après lésion du cortex ipsilatéral. Nos résultats montrent que la libération striatale de dopamine induite par la DPDPE est la conséquence d'une libération de glutamate par les terminaisons cortico-striatales. Nous avons ensuite recherché une éventuelle contribution des cellules gliales à ce processus. Nos expériences indiquent que, bien qu'essentielles à l'homéostasie du glutamate, les cellules gliales ne participent pas aux effets stimulants de la DPDPE sur les taux de glutamate et de dopamine. Nous avons enfin étudié l'implication comportementale de ces interactions, grâce au modèle des dyskinésies induites par la L-DOPA chez le rat hémi-parkinsonien. Nos résultats montrent que les récepteurs δ portés par les terminaisons cortico-striatales sont impliqués dans ces dyskinésies. Nos travaux permettent ainsi d'élargir la connaissance des interactions entre les principaux systèmes de transmission du striatum. Ils confèrent également aux antagonistes des récepteurs δ d'intéressantes perspectives dans l'amélioration du traitement de la maladie de Parkinson.

La mélatonine est connue pour agir directement sur l’horloge circadienne. L’agomélatine est un antidépresseur présentant des propriétés agonistes MT1/MT2 et antagonistes 5-HT2C. Tout d’abord, nous avons évalué les effets de l’agomélatine, de la mélatonine et d’un antagoniste 5-HT2C sur deux sorties de l’horloge (rythme de la mélatonine endogène et de la température corporelle). Les résultats obtenus suggèrent une action centrale de l’agomélatine et de la mélatonine, directement sur l’horloge via les récepteurs MT1/MT2, en induisant une augmentation de l’amplitude et une avance de phase du rythme de mélatonine. Pour la température corporelle, l’ensemble des drogues augmente l’amplitude du rythme, suggérant une action des propriétés agonistes MT1/MT2 et/ou antagonistes 5-HT2C de l’agomélatine. Puis, l’étude sur l’expression du gène horloge Per1, a révélé un effet supérieur de l’agomélatine par rapport à la mélatonine, mais seulement le jour du traitement. L’agomélatine pourrait agir sur la machinerie moléculaire de l’horloge, ce qui reste à exploiter davantage. Ces nouvelles données contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes d’action de l’agomélatine. / Melatonin is known to act directly on the circadian clock. Agomelatine is an antidepressant with MT1/MT2 agonist and antagonist 5-HT2C properties. First, we evaluated the effects of agomelatine, melatonin and 5-HT2C antagonist on two clock outputs (rhythm of endogenous melatonin and body temperature). The results suggest a central action of agomelatine and melatonin, directly on the circadian clock via MT1/MT2 receptors, inducing an increase on the amplitude and a phase advance of the rhythm of melatonin. For body temperature, all drugs increased the amplitude of the rhythm, this suggest an action of MT1/MT2 agonist and antagonist 5-HT2C properties of agomelatine. Secondly, the study on the expression of clock gene Per1 revealed a greater effect of agomelatine compared to melatonin, but only on the day of treatment. Agomelatine could act on the molecular machinery of the clock, but requires further investigations. These new data allow a better understand of the mechanisms action of agomelatine.