Le diabète de type 2, l’hypertension artérielle ou encore l’obésité sont des termes devenus d’actualité, lesquels, regroupés sous le terme de syndrome métabolique, font l’objet d’une recrudescence sans précédent à travers le globe. Face à cette hausse volontiers qualifiée d’épidémie, de nombreuses études tant expérimentales que cliniques, ont mis en évidence la corrélation entre un retard de croissance intra-utérin (RCIU) et la survenue du syndrome métabolique. Ces observations ont donné naissance au concept de « programmation fœtale » couramment utilisé sous l’acronyme DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease). Afin de rétablir une croissance staturo-pondérale idéale, le néonatologiste a couramment recours à des laits enrichis pour les nouveau-nés RCIU. A l’aide d’un modèle animal de dénutrition maternelle périnatale, le modèle Food-Restricted 50% (FR50), nous avons tenté de mettre en évidence l’impact de la nutrition maternelle sur la lactation ainsi que sur les programmations métaboliques de la descendance mâle à l’âge adulte. Ce modèle est connu pour induire un RCIU chez la descendance dénutrie grâce à une restriction calorique de 50% pendant la dernière semaine de gestation jusqu’au sevrage de la portée. Nous avons émis l’hypothèse dans un premier temps qu’une modification de la trajectoire de croissance postnatale pourrait être délétère à long terme et sensibiliser la descendance RCIU au développement d’un syndrome métabolique à l’âge adulte ; et dans un second temps que la dénutrition maternelle modifie la composition du lait en termes de qualité et/ou de quantité. Ainsi, par la combinaison d’approches pluridisciplinaires, nous avons montré que le rattrapage de croissance des ratons RCIU allaités par une ratte contrôle semble être bénéfique à long terme sur la tension artérielle, l’activité locomotrice, l’intolérance au glucose, l’hyperleptinémie et d’autres paramètres morphométriques et métaboliques. A l’inverse, les ratons normotrophes allaités par une mère dénutrie présentent pour la plupart des paramètres étudiés, un phénotype similaire à celui des FR50. En regard de la composition du lait, nous avons mis en évidence une réduction des concentrations de leptine et de sérotransférrine dans le lait FR50, ainsi qu’une altération des profils glucidiques et lipidiques. L’ensemble de ces données suggèrent que la dénutrition maternelle impacte fortement le capital santé de sa descendance mais qu’une alimentation saine pendant la lactation, via la restauration d’une cinétique de croissance optimale, semble nettement atténuer la sensibilité qu’ont les nouveau-nés RCIU à développer un syndrome métabolique. / Type 2 diabetes, hypertension or obesity are terms become relevant, which are grouped under the term metabolic syndrome, are subject to an unprecedented upsurge across the globe. Faced with this increase readily called an epidemic, many experimental and clinical studies have shown a correlation between intrauterine growth restriction (IUGR) and the occurrence of metabolic syndrome. These observations have led to the concept of \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"fetal programming\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" commonly named by the acronym DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease). To restore an ideal height and weight growth, the neonatologist commonly used in enriched milk for newborns IUGR. Using an animal model of maternal perinatal undernutrition, the Food- Restricted 50 % (FR50) model, we have tried to highlight the impact of maternal nutrition on lactation and on metabolic programming of adult male offspring. This model is known to induce IUGR in undernourished offspring through caloric restriction of 50% during the last week of gestation until weaning of the litter. We hypothesized initially that a change in the trajectory of postnatal growth could be detrimental in the long term and raise the IUGR offspring development of metabolic syndrome in adulthood, and in a second time maternal undernutrition alters milk composition in terms of quality and / or quantity. Thus, by combining multidisciplinary approaches, we have shown that catch-up growth of IUGR rat pups nursed by a control rat appears to be beneficial in the long -term for blood pressure, locomotor activity, glucose intolerance, hyperleptinemia and other morphometric and metabolic parameters. In contrast, normotrophes pups nursed by a malnourished mother present for most of the parameters studied, a similar phenotype to which of FR50. In view of the composition of milk, we have demonstrated a reduction in leptin concentrations and serotransferrin in FR50 milk, and altered carbohydrate and lipid profiles. Taken together, these data suggest that maternal undernutrition strongly impacts the health capital of his descendants, but a healthy diet during lactation, via the restoration of optimal growth kinetics , seems much less sensitivity IUGR infants to develop metabolic syndrome.

Un substitut fiable est nécessaire après résection circonférentielle étendue de la trachée. La transplantation trachéale (TT) s’est heurtée à l’impossibilité d’une revascularisation directe et au rejet. Ayant démontré chez l’animal la faisabilité du remplacement trachéal (RT) par allogreffe aortique (AA) sans immunosuppression, nous avons conduit une étude clinique à partir de 2005. Six patients atteints de cancer étaient inclus (27% des cas de la littérature) ; actuellement 3 sont en vie et en rémission (suivi moyen 81 mois). Cependant, contrairement à l’animal, nous n’avons pas observé chez l’homme de régénération trachéale des greffons, probable conséquence de leur ischémie initiale. Pour résoudre ce problème, nous avons conduit 5 séries d’investigations sur modèle lagomorphe : Etude de l’efficacité de l’enveloppement fascial (EF) sur la néo angiogenèse de l’AA. EF appliqué à un greffon composite (AA entourée d’anneaux cartilagineux allogéniques). RT avec ce greffon.Quarante neuf lapins étaient donneurs et 74 étaient receveurs de sexe opposé. Il n’y avait pas d’immunosuppression. Lors des EF, les greffons étaient enveloppés dans un lambeau de fascia latéro-thoracique, puis implantés sous la peau. Lors des RT et TT en 2 temps, la résection de la trachée du receveur était suivie d’une rotation au cou du greffon enveloppé, qui était suturé à la trachée native. Lors des RT en 1 temps, le greffon était directement interposé après résection de la trachée du receveur. Les lapins ont été suivis jusqu’au décès ou sacrifiés. Les études microscopiques, la détection des chromosomes X et Y (FISH) et des cellules en apoptose (APOSTAIN) ont permis d’étudier la revascularisation, la viabilité et le rejet des greffons.L’EF de l’AA (n=19) a permis de construire un nouvel organe tubulé et revascularisé. La FISH a démontré la migration de cellules de l’hôte au sein de l’AA, et la persistance de cellules du donneur, témoignant d’une ischémie minimale après EF. Mais ce greffon n’avait pas la rigidité requise pour un RT.• L’EF du greffon composite (n=9) a permis de construire un substitut trachéal rigide, à la structure cartilagineuse préservée. • Après RT avec greffon composite (n=10) les lapins sont décédés d’obstruction de la voie aérienne. Sept greffons sur 10 avaient une rigidité satisfaisante par calcification des cartilages, mais tous présentaient des lésions ischémiques (résultats insuffisants pour une application clinique).• Après EF, les segments d’ATDC (n=13) étaient viables. L’infiltration inflammatoire était minime, sans lymphocyte. L’apoptose observée évoquait une réaction de rejet à minima.• Après TT par longs segments d’ATDC (n=7), 6 lapins sont décédés de sténose par prolifération endoluminale fibroblastique de J3 à J48. Après TT par segments courts (n=7), 3 lapins sont décédés et 4, sacrifiés de J33 à J220, présentaient une perméabilité et une morphologie normale du greffon. Tous les greffons, présentaient des signes de néo angiogenèse. L’infiltration inflammatoire était variable, sans lymphocyte. Les cartilages se calcifiaient, de 90% à 100% après 30 jours. Enfin, la régénération épithéliale était observée dès J20. [...] / After extended circumferential resection of the trachea, a reliable substitute is needed. Tracheal transplantation (TT) failed because of impossibility for direct revascularization, and rejection. On the other hand, our animal studies have demonstrated the feasibility of tracheal replacement (TR) with aortic allografts (AA). Since 2005, we performed this procedure in 6 cancer patients (accounting for 27% of cases in the available literature), and 3 are alive with no evidence of disease (mean follow-up: 81 months). The graft of patients did not display, however, cartilage regeneration as shown in animal models, possibly due to critical ischemia prior to neoangiogenesis. To solve this issue, investigations were conducted in rabbit models: • Study of the efficacy of the lateral thoracic fascial flap wrap (FW) for neoangiogenesis of AA. FW applied to a composite graft (AA with external cartilage-ring support). Staged TR using the composite graft.FW applied to segments of tracheal allograft, epithelium-denuded and cryopreserved to reduce immunologic reaction. Staged, and then direct TT using these tracheal segments.Forty-nine rabbits were used as donors and 74 sex-mismatched as recipients. No immunosuppressive therapy was given. During FW, grafts were wrapped using a lateral thoracic fascial flap, and then implanted under the skin of the chest wall. During staged TR or TT, tracheal resection was followed by rotation of the flap-wrapped graft to the neck, and anastomosis to the native trachea. During direct TT, the allograft segment was interposed between the stumps of the resected trachea.Rabbits were followed-up to death or sacrifice. Microscopic examination, FISH analysis for detection of both X and Y chromosomes, and detecting apoptotic cells (APOSTAIN), were used to study the morphology, revascularization, viability, and determine rejection. The FW applied to AA (n=19) ensured the construction of a novel well-vascularized tube-shaped organ. FISH analysis showed migration of recipient cells into the AA, and persistence of normal cells from the donor suggestive of minimal ischemia. This construct, however, did not show stiffness sufficient to ensure TR. • The 9 animals in which FW was applied to composite graft showed a rigid tracheal substitute with preserved histological structure of cartilages.• The 10 rabbits undergoing TR with this composite graft died of central airway obstruction. Despite severe ischemic lesions, satisfactory graft stiffness was shown in 7 out of 10 animals, due to cartilage calcifications. The results did not allow, however, the use of the construct in the clinical setting.• The 13 animals in which FW was applied to epithelium-denuded-cryopreserved tracheal segments maintained viability. The inflammatory reaction was minimal, with no lymphocytes. Apoptosis events were suggestive of minimal immunological response.• The results of TT using long segments of epithelium-denuded-cryopreserved allografts were disappointing, since 6 rabbits sustained a graft stenosis because of intraluminal fibroblastic proliferation. Of 7 rabbits undergoing TT with short segments, 4 were euthanized between 33 and 220 days. They showed patency and satisfactory strain abilities of their graft due to cartilage calcification deposits; and microscopically, neoangiogenesis, non-specific inflammatory infiltrate with no lymphocytes and satisfactory epithelial cell ingrowths from day 20 [...]

La néosporose bovine est une maladie infectieuse causée par le parasite protozoaire Neospora caninum dont la principale manifestation clinique est l’avortement. Les moyens de lutte contre la néosporose sont aujourd’hui limités et aucun traitement prophylactique n’est efficace, rendant indispensable le developpement d’un vaccin. Dans le cadre de cette thèse, des modèles de néosporose murine et ovine ont, dans un premier temps, été développés et ont permis de reproduire efficacement l’infection avec des signes cliniques identiques à ceux observés chez l’hôte naturel. Dans un second temps, la souche vaccinale Neo Ncmic1-3 KO (NeoKO) développée par VitamFero a été caractérisée. La souche a démontré une forte atténuation de sa virulence in vivo tout en conservant son pouvoir immunogène lui permettant d’induire des réponses immunitaires cellulaires de type TH1 après injection chez la souris. Enfin, cette souche vaccinale a démontré une efficacité de plus de 80% à prévenir la transmission verticale de N.caninum dans un modèle de néosporose murine congénitale exogène et à prévenir les avortements infectieux (efficacité de 70%) dans un modèle ovin de néosporose exogène. / Bovine neosporosis is an infectious disease caused by the protozoan parasite Neospora caninum. The main clinical manifestation is abortion. Means of fighting against neosporosis are limited and no prophylactic treatment is effective. Consequently, the development of a new vaccine is essential. In the first part of this thesis, murine and ovine models of neosporosis have been developed. These animal models reproduce the infection with clinical signs similar to those observed in natural hosts. Secondly, Neo Ncmic1-3 KO (NeoKO) strain developed by VitamFero was characterized. A significant attenuation of virulence was observed in mice retaining immunogenicity and ability to induce a specific Th1 immune response. Finally, this vaccine strain protects from vertical transmission of N.caninum with a rate of 80% in congenital murine model of exogenous neosporosis and protects against infectious abortion of neosporosis with a rate of 80% in ovine model of exogenous neosporosis.

La récente remise en question de l'usage de la thérapie hormonale de substitution, dû au risque accru de cancer du sein et de maladie coronarienne, renforce l'intérêt de l'utilisation des modulateurs spécifiques du récepteur des estrogènes (« SERMs »), composés dont l'action antiestrogénique tissu-spécifique peut protéger le sein et l'utérus alors que la composante estrogénique peut prévenir l'ostéoporose. D'autre part, on observe actuellement un intérêt grandissant pour le remplacement des androgènes, suite à l'observation de séquelles physiques et psychologiques imputables au déficit androgénique chez un certain nombre de femmes ménopausées, et de-là pour le remplacement de la DHEA, dont les niveaux très diminués à la ménopause mènent à la réduction des androgènes produits par conversion intracrine périphérique, cette diminution contribuant pour une bonne partie au déficit androgénique de la ménopause. Nos études histomorphologiques et immunohistochimiques examinant les effets de la combinaison d'un SERM à activité antiestrogénique pure, l'Acolbifène, avec l'estradiol, chez un modèle animal de déprivation hormonale complète, soit la rate ovariectomisée, ont confirmé l'efficacité de l'action antiestrogénique au niveau mammaire et utérin, s'ajoutant à l'action combinée bénéfique au niveau de la densité osseuse et du cholestérol et, possiblement, à l'action estrogénique bénéfique de l'estradiol au niveau du cerveau. Avec la même approche, nous avons étudié les effets de l'administration de la DHEA à dose pharmacologique en application topique à long terme sur la peau de la rate OVX au niveau de deux organes affectés en ménopause, soit la peau elle-même et le vagin. Ces travaux ont démontré que la DHEA exerce plusieurs effets bénéfiques, principalement androgéniques, au niveau des différentes couches tissulaires chez les deux organes étudiés. Finalement, par la mise au point d'une formulation permettant d'appliquer la DHEA en intravaginal, nous avons démontré la faisabilité de l'application locale de doses physiologiques de DHEA pouvant renverser l'atrophie vaginale induite par l'ovariectomie chez la rate, et ce, avec peu ou pas d'effets systémiques.

Les cellules gliales, notamment les astrocytes, interviennent dans l'homéostasie potassique en limitant entre autres les excès de potassium dans le milieu extracellulaire. C'est le tamponnage potassique glial. Les canaux gliaux Kir4.1, principaux responsables de la haute conductance potassique de ces cellules au potentiel de repos, semblent être les candidats idéaux pour assurer un rôle important dans le tamponnage potassique. Cependant, leur contribution effective et l'importance de cette participation dans la recapture de potassium sont encore peu claires. Notre étude s'est appuyée sur le modèle de la souris transgénique knock-out pour le gène Kir4.1 dans les cellules gliales GFAP+ (cKG: knock-out conditionnel). Le but principal était d'étudier l'impact de cette déplétion génétique sur la recapture du potassium extracellulaire. Les expériences ont été faites in vivo dans l'hippocampe de souris juvéniles, maintenues sous anesthésie (kétamine-xylasine). Nous avons utilisé des pipettes sensibles au potassium pour enregistrer les variations de concentration de potassium extracellulaire ([K+]extra), simultanément avec des enregistrements de potentiels de champ DC. Nous avons évalué les différences de dynamisme du [K+]extra suite à des stimulations (chapitre 1) ou lors de l'activité spontanée hippocampique, caractérisée par de lents épisodes périodiques d'activité, occasionnant de conséquentes augmentations de [K+]extra (~ 0.5 mM) (chapitre 2). En parallèle, nous avons aussi effectué des enregistrements intracellulaires gliaux (chapitre 1) pour évaluer l'effet de la déplétion sur leurs propriétés membranaires. Nous avons mis en évidence que les souris cKG Kir4.1: 1) présentaient des glies dépolarisées de près de 20 m V, avec une perméabilité potassique altérée; 2) présentaient un retour plus lent du [K+]extra suite des stimulations induisant un excès modéré de [K+]extra <2mM), ou suite à l'activité spontanée lente hippocampique ; 3) présentait une activité spontanée moins intense, associée à un dynamisme de [K+]extra plus lent. Nous montrons donc dans cette étude que les canaux Kir4.1 gliaux confèrent une importante conductance potassique aux cellules gliales, et par conséquent ont un rôle essentiel dans le maintien du potentiel de membrane des cellules gliales proche du potentiel d'équilibre du potassium. De plus, nous apportons des évidences en faveur de l'implication de ces canaux dans une recapture efficace du potassium extracellulaire.

Contexte : La maladie de Huntington (MH) est une affection neurodégénérative héréditaire progressive caractérisée par des mouvements involontaires, des troubles cognitifs et des manifestations psychiatriques. Il est bien connu que les patients développent de multiples symptômes cliniques tels que la perte de poids, l'atrophie musculaire et la faiblesse osseuse, dont certains ne sont pas liés au système nerveux central (SNC). La triade RANKL/RANK/OPG joue un rôle majeur dans l'homéostasie osseuse. Des études récentes indiquent également son implication dans la physiopathologie musculaire. Cette étude visait à déterminer le niveau de dysfonctionnement musculaire et osseux chez des souris homozygotes zQ175 âgées de 6 mois, un modèle murin de la maladie de Huntington. Méthodes : Nous avons mesuré la force musculaire du muscle soléaire et du muscle long extenseur des orteils (EDL) qui représentent respectivement les types de fibres musculaires à contraction lente et rapide. Cette force a été évaluée à l'aide du test de préhension et les propriétés contractiles ont été déterminées ex vivo. Le niveau d'expression des marqueurs classiques de l'atrophie musculaire, tels que Atrogin1 et MuRF1, et les membres de la voie de signalisation RANK, RANKL, OPG et NFkB ont été évalués par western blot. La géométrie corticale de l'os et l'architecture trabéculaire ont été déterminées par tomodensitométrie. Résultats : La force de préhension du membre entier était significativement plus faible chez les souris homozygotes zQ175 que chez les souris contrôles (C57BL/6J, WT) appariées selon l'âge et le sexe. La force maximale (P0) et la tension spécifique (Sp0) des muscles soléaire et EDL des souris homozygotes zQ175 ont été significativement réduites par rapport aux muscles des souris WT (n=6 par groupe, mâles). Les analyses par western blot ont montré une augmentation de la teneur en RANKL dans les muscles squelettiques des souris zQ175. Cependant, aucun changement significatif n'a été observé dans l'expression des protéines Atrogin1 et MuRF1 et dans d'autres membres de la voie de signalisation RANKL/RANK/OPG. En outre, les analyses de la structure osseuse ont révélé que les souris homozygotes zQ175 présentaient un volume osseux trabéculaire (BV/TV) et un nombre de trabécules (Tb.N) plus faibles, et un facteur de configuration trabéculaire (Tb.Pf) plus élevé, ainsi qu'une surface corticale (Ct.Ar) et une surface transversale totale (Tt.Ar) plus faibles. En outre, une réduction des niveaux d'OPG et une augmentation des niveaux de NFkB ont été observées dans les os des souris homozygotes zQ175. Conclusion : Les résultats montrent clairement un dysfonctionnement des muscles squelettiques et des os chez les souris homozygotes zQ175. L'augmentation de RANKL et le déséquilibre du rapport RANKL/OPG indiquent que RANKL pourrait jouer un rôle dans l'atrophie musculaire et osseuse dans la MH. Étant donné que l'amélioration des fonctions musculaires et osseuses entraîne une prolongation de la durée de vie chez les souris zQ175, il serait utile de trouver des cibles valables pour protéger les os et les muscles dans le cadre de futures thérapies non-CNS pour la MH. / Background: Huntington's disease (HD) is a progressive, inherited neurodegenerative disorder characterized by involuntary movements, cognitive impairment, and psychiatric manifestations. It is well known that patients develop multiple clinical symptoms such as weight loss, muscle atrophy and bone weakness, some of which are unrelated to the central nervous system (CNS). The RANKL/RANK/OPG triad plays a major role in bone homeostasis. Recent studies also indicate its implication in muscle pathophysiology. This study aimed to determine the level of muscle and bone dysfunctions in 6-month-old homozygous zQ175 mice, a murine model for HD. Methods: Muscle strength was assessed using the grip test and contractile properties were determined ex vivo. The expression level of classical muscle atrophy markers, such as Atrogin1 and MuRF1 and the members of RANKL/RANK/OPG signaling pathway RANK, RANKL, OPG, and NFkB were assessed using western blot. Bone cortical geometry and trabecular architecture were determined using a microcomputed tomography. Results: Whole limb grip force was significantly lower in homozygous zQ175 mice compared to age matched C57BL/6J WT. We measured the contractile properties of the soleus and extensor digitorum longus (EDL) muscles, which encompass respectively the slow- and fast-twitch muscle fiber types. The maximum force (P0) and specific tension (Sp0) of the soleus and EDL muscles from homozygous zQ175 mice were significantly reduced relative to muscles from WT mice (n=6 per group, male). Western blot analyses demonstrated an increase in RANKL content in skeletal muscles from zQ175 mice. However, no significant changes were observed in Atrogin1 and MuRF1 and other members of RANKL/RANK/OPG signaling pathway. Furthermore, the bone structure analyses revealed that HD mice had lower trabecular bone volume (BV/TV) and trabecular number (Tb.N), and a higher trabecular pattern factor (Tb.Pf), and also lower cortical area (Ct.Ar) and total cross- sectional area (Tt.Ar). Additionally, a reduce in OPG levels and an increase in NFkB levels were observed in the bones of homozygous zQ175 mice. Conclusion: The findings clearly show a skeletal muscle and bone dysfunction in the homozygous zQ175 mice. The increase in RANKL and the imbalance in RANKL/OPG ratio give indication that RANKL may play a role in muscle and bone atrophy in HD. Since improvement in muscle and bone function leads to a lifespan extension in HD mice, it would be relevant to find valid targets to protect bones and muscles for future non-CNS therapies in HD.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Dans la recherche de traitement efficace contre les maladies neurodégénératives, des stratégies d’immunisation active et passive, visant la clairance des agrégats protéiques ont été proposées. Les immunoglobulines pour injection intraveineuse (IgIV) sont des préparations pharmaceutiques d’immunoglobulines G isolées du plasma de milliers de donneurs sains. Puisque des auto-anticorps naturels contre des protéines pathologiques ont été identifiés dans ces préparations, elles ont été proposées comme alternatives aux immunothérapies et font l’objet d’études cliniques dans le traitement de la maladie d’Alzeimer (MA). Le but de mon projet de doctorat était d’évaluer l’efficacité et d’analyser les mécanismes d’action des IgIV dans des modèles animaux de la MA et de la maladie de Parkinson (MP), afin d’identifier des cibles potentielles pour le développement d’alternatives pharmacologiques dans le traitement de ces maladies. La biodisponibilité des IgIV et leur capacité à atteindre des cibles thérapeutiques au cerveau sont inconnues. Dans la première partie du projet, nous avons quantifié le passage des IgIV par la barrière hémato-encéphalique (BHE). Nos résultats fournissent des évidences quantitatives du passage à la BHE et de la biodisponibilité cérébrale des IgIV en absence de la perméabilisation de la barrière hématoencéphalique et en quantité suffisante pour interagir avec des cibles thérapeutiques. Dans un modèle tritransgénique de la MA (3xTg-AD) qui reproduit à la fois les pathologies amyloïde et tau, des injections d’IgIV semblent améliorer les performances cognitives dans le test de reconnaissance d’objet et réduire les comportements anxieux. Malgré des effets limités sur la pathologie tau, les IgIV modulent la réponse immunitaire centrale (IL-5/IL-10) et périphérique (CX3CR1+ et lymphocytes T), et réduisent le ratio Aβ42/Aβ40 soluble de 22% et la concentration d’oligomères de 56 KDa d’Aβ de plus de 60%. Ces effets des IgIV sur la cognition, l’immunité et la pathologie Aβ supportent les oligomères Aβ, les lymphocytes T effecteurs et le sentier des fractalkines comme cibles pharmacologiques potentielles. Finalement, des injections d’IgIV dans un modèle murin d’intoxication au MPTP ne parviennent pas à démontrer d’effets neurorestaurateurs des IgIV sur la voie nigrostriée et suggèrent même des effets néfastes des IgIV sur le système dopaminergique dans ce modèle de la MP. Ces données précliniques soulignent l’importance de procéder prudemment dans l’initiation d’études cliniques avec les IgIV dans la MP. / In the search of therapeutic solutions to neurodegenerative diseases, active and passive immunization strategies have been proposed for the clearance of protein aggregates. Intravenous immunoglobulin (IVIg) is a pharmaceutical preparation of over 98% immunoglobulin G prepared from the plasma of thousands of healthy donors. Since natural autoantibodies against pathological proteins have been identified in IVIg, it has been proposed as an alternative to immunotherapy and clinical trials in Alzheimer’s disease (AD) patients are underway. The aim of my PhD project was to evaluate the efficacy, analyze the mechanisms of action of IVIg in animal models of AD and Parkinson’s disease (PD), and identify potential targets for the development of pharmacological alternatives. The bioavailability of IVIg and its ability to reach therapeutic targets in the brain are unknown. In the first part of the project, we quantified the passage of IVIg through the blood-brain barrier (BBB). Our results provide quantitative evidence of BBB transport and brain bioavailability of IVIg in the absence of permeabilization and in sufficient amount to interact with therapeutic targets. In a triple transgenic mouse model of AD (3xTg-AD) that reproduces amyloid and tau pathologies, IVIg injections have improved the cognitive performance and reduced anxiety-like behaviors of treated mice. Despite limited effects on tau pathology, IVIg modulated the central (IL-5/IL-10 ratio) and peripheral (CX3CR1 + and T cells), and reduced the ratio of soluble Aβ42/Aβ40 (-22%) and the concentration of 56 kDa oligomers of Aß (Aß*56) by over 60%. This effect of IVIg on cognition, immunity and Aß pathology suggests that Aβ oligomers, effector T cells and the fractalkine pathway are potential pharmacological targets of IVIg in AD. Finally, we studied the effect of an IVIg treatment in a mouse model of PD. In this model of MPTP intoxication, our results did not demonstrate neurorestorative effects of IVIg on the nigrostriatal system and even suggested adverse effects of IVIg on the dopaminergic system. These preclinical data highlighted the importance of proceeding cautiously in the initiation of clinical trials with IVIg to treat PD patients.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Les récents développements de la recherche ont permis de caractériser le tissu adipeux en tant qu’organe endocrine majeur et à associer l’obésité à un phénotype d’inflammation chronique, surnommé métaflammation. Cette thèse de doctorat s’attarde spécifiquement à une adipokine et son récepteur, la protéine stimulant l’acylation (ASP) et le récepteur C5L2, ainsi qu’à leur relation avec le métabolisme énergétique et la métaflammation. L’ASP dérive du système du complément et ses principaux effets sont liés à la stimulation de l’absorption des acides gras et du glucose par les adipocytes, avec comme résultat net l’entreposage accentué de lipides. L’invalidation génétique de la voie ASP–C5L2 crée un phénotype de résistance à l’obésité et d’hyperphagie, lui conférant un potentiel thérapeutique intéressant. Les travaux décrits dans cette thèse évaluent premièrement chez la souris, de manière successive, (i) les conséquences d’une stimulation aigüe par l’ASP, (ii) le métabolisme des animaux déficients en C5L2 lorsque soumis à une diète diabétogène, (iii) ainsi que la dynamique de signalisation de la voie ASP–C5L2 dans le développement de l’obésité. L’ASP agit de manière aigüe en tant qu’hormone anabolique, stimulant l’absorption de glucose dans les tissus à transport actif. De manière paradoxale, l’ASP crée aussi un état pro-inflammatoire ponctuel, stimulant la synthèse de cytokines ainsi que la migration et l’activation classique des macrophages. La délétion du récepteur C5L2 dans un modèle murin sous diète diabétogène induit des effets énergétiques contraires, poussant le développement de l’insulinorésistance et redirigeant le glucose vers le foie. Un phénotype exacerbé de métaflammation est aussi mesurable, probablement lié à la perte de la seconde fonction du récepteur C5L2, celle de la séquestration de l’anaphylatoxine C5a. Par la suite, dans un modèle d’obésité induite par la diète, le développement d’une résistance à l’ASP est démontré et semble être lié à la diminution de l’expression du récepteur C5L2. L’étude finale de cette thèse (iv) évalue la contribution clinique de l’ASP et du système du complément dans une intervention visant à moduler l’interaction entre le métabolisme énergétique et l’inflammation dans le cadre d’une chirurgie de résection hépatique. Les résultats avancés dans cette thèse permettent de mieux situer la voie ASP–C5L2 à la frontière du métabolisme énergétique et de l’immunité et de clarifier son potentiel thérapeutique. / Recent research findings have characterized adipose tissue as en endocrine organ and have shown that obesity triggers the development of low-grade inflammation, termed metaflammation. This thesis focuses on one adipokine and its receptor, acylation stimulating protein (ASP) and C5L2 receptor, and their relationship with energy metabolism and metaflammation. ASP derives from the complement system and acts on adipocytes by upregulating fatty acid and glucose absorption, resulting in a net increase in lipid storage. Mice genetically deficient in components of the ASP–C5L2 pathway are obesity-resistant but hyperphagic, suggesting that the disruption of this pathway could hold a therapeutical value. This thesis sequentially evaluates in mouse models (i) the consequences of an acute ASP stimulation, (ii) metabolism in C5L2-deficient animals treated with a diabetogenic diet, (iii) and the dynamics of the ASP–C5L2 pathway in diet-induced obesity. ASP acts acutely as an anabolic hormone, stimulating glucose absorption in tissues with active glucose transport. Paradoxically, ASP also generates an acute proinflammatory response with increased cytokine release, macrophage migration and classical activation. The disruption of C5L2 receptor in a murine model treated with a diabetogenic diet induced the opposite effects on energy metabolism, aggravating the development of insulin resistance and rerouting glucose to the liver. A more pronounced phenotype of metaflammation is also measurable in C5L2 knockout mice, probably linked to the second function of the C5L2 receptor, the sequestration of the anaphylatoxin C5a. In a model of diet-induced obesity, the proof-of-concept of ASP resistance is demonstrated and possibly linked with a reduction in C5L2 expression. The final study in this thesis (iv) evaluates the clinical contribution of ASP and the complement system in the outcome of an intervention designed to modulate the interaction between metabolism and immunity in a surgical context of hepatic resection. The results shown in the present work clarify the role and the therapeutical potential of the ASP–C5L2 pathway and describe it as a bridge between inflammation and metabolic homeostasis.

Les fusions de MLL peuvent générer trois types de leucémies aiguës (LLA-B, LMA et LLA-T). Les cellules souches/progénitrices de sang de cordon humain purifiées par une méthode de sélection négative ont été infectées par un rétrovirus contrôle exprimant la EGFP ou un rétrovirus exprimant un gène de fusion de MLL et la EGFP, avant d’être injectées dans le fémur de souris immunodéficientes. Après 20 semaines, les souris ont été sacrifiées et les organes hématopoïétiques ont été analysés par FACS. MLL-ENL a généré exclusivement des LLA-B, MLL-ELL des LLA-B et LMA, et MLL-AF9 des LLA-B et mixte. Il semble que certains partenaires peuvent jouer un rôle important dans le phénotype et que le microenvironnement murin peut favoriser le phénotype LLA-B. Cette étude peut aider à comprendre le rôle instructif des MLL-ENL, MLL-ELL et MLL-AF9 sur le phénotype leucémique et leur capacité à initier la transformation des cellules normales en cellules leucémiques. / MLL fusion genes may generate three different types of acute leukemia (B-ALL, AML and T-ALL). Purified human cord blood cells by negative selection technique (Lin-CB) and having CD34+ &gt; 70% were transduced by control retrovirus expressing the EGFP or other retrovirus expressing an MLL fusion gene and the EGFP, and then injected into the immune-deficient NSG mouse femur to test the leukemogenic potential. After 20 weeks, the mice were sacrificed and organs were analysed by FACS. MLL-ENL exclusively produced B-ALL, MLL-ELL B-ALL and AML, and MLL-AF9 B-ALL and mixed. It seems that some MLL partner genes may play an important role in phenotype, and the murine microenvironment of our in vivo model may promote the B-ALL phenotype. This study may help understand the instructive role of MLL-ENL, MLL-ELL and MLL-AF9 fusion genes in leukemic phenotype and their ability to induce the transformation of normal hematopoietic stem/progenitor cells into leukemic cells.

Les traitements actuels de la maladie de Parkinson (MP) sont des traitements dits symptomatiques, c'est-à-dire qu'ils soulagent les symptômes de la maladie sans intervenir sur ses troubles fonctionnels sous-jacents et ne peuvent donc pas empêcher la progression neurodégénérative de la MP. L'intérêt est donc grand de pouvoir développer des moyens pour prévenir la perte des neurones qui caractérise cette maladie ou encore modifier le cours évolutif de la pathologie lorsque celle-ci est déjà initiée. De cet intérêt, nous est venu le choix d’axer nos recherches sur un composé soupçonné de posséder des propriétés neuroprotectrices chez des modèles animaux atteints de désordres neurodégénératifs. Ce composé est la cystamine. Cette molécule a déjà été reconnue comme agent neuroprotecteur dans des modèles animaux de la maladie de Huntington (MH), une autre maladie neurodégénérative se traduisant par des troubles moteurs. C’est dans ce contexte que s’est inscrit mon sujet de thèse qui vise à aborder la question des effets et mécanismes thérapeutiques de la cystamine pour la MP. Mon travail s’est tout d’abord focalisé sur l’étude des propriétés neuroprotectrices et l’identification de certains mécanismes d’action à l’origine des effets bénéfiques observés dans un modèle murin pré-symptomatique de parkinsonisme induit par la toxine 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP). Par la suite nous avons étudié l’impact d’un traitement de cystamine, initié pendant le processus de dégénérescence, sur les changements comportementaux, biochimiques et pathologiques observés dans deux modèles neurotoxiques murins de la MP. Enfin, nous avons précisé les doses optimales d’efficacité de la cystamine, abordé l’identification de molécules intermédiaires impliquées dans l’action de la cystamine et vérifié leur transport au cerveau. Brièvement, nos investigations confirment non seulement le pouvoir neuroprotecteur de la cystamine lorsqu’administrée avant l’induction de la pathologie mais démontrent également ses capacités à stopper un processus neurodégénératif en cours (neurorescue) et même à renverser partiellement des déficiences motrices. Nous avons montré que ces effets bénéfiques sont associés, notamment, à une fine régulation du facteur neurotrophique brain-derived neurotrophic factor (BDNF) ainsi qu’à une modulation de certains facteurs apoptotiques et composés cytotoxiques pro-inflammatoires. Ces approches nous ont également permis d’identifier les cellules gliales comme médiateurs importants des effets bénéfiques de la cystamine et l’étendue des doses testées a permis l’identification des doses optimales d’efficacité de ce composé. Nos travaux pointent enfin la cystéamine comme l’intermédiaire majeur impliqué dans l’action thérapeutique de la cystamine et démontrent sa capacité à traverser la barrière hémato-encéphalique (BHE) in vivo. Nos dernières publications ainsi que nos résultats préliminaires sur le pouvoir thérapeutique de la cystamine démontrent la pertinence des études proposées et offrent une base solide pour la poursuite de la recherche translationnelle sur cette molécule. / Current treatments for Parkinson disease (PD) are only symptomatic, that means that they relieve symptoms of the disease without intervening in its underlying functional disorders and therefore cannot prevent the neurodegenerative progression of PD. There is therefore a huge interest in developing ways to prevent the loss of neurons that characterizes this disease or otherwise change the pathology’s evolutionary course when it is already initiated. From this interest, we have chosen to focus our research on a compound suspected to possess neuroprotective properties in animal models of neurodegenerative disorders. This compound is the cystamine. This molecule has already been recognized as a neuroprotective agent in animal models of Huntington disease (HD), another neurodegenerative disease resulting in motor problems. It is in this context that fits my thesis, which aims to address the issue of cystamine’s therapeutic effects and mechanisms for PD. First, my work focused on the study of neuroprotective properties of cystamine and the identification of some mechanisms of action responsible for the beneficial effects observed in an MPTP-induced presymptomatic murine model of parkinsonism. Subsequently we studied the impact of cystamine, when the treatment was administered during an ongoing DA-neuronal degeneration, on behavioural, biochemical and pathological changes observed in two distinct neurotoxic mouse models of PD. Finally we stated the optimal efficient doses of cystamine, addressed the identification of intermediate molecules involved in the cystamine’s action and checked their transport to the brain. Briefly, our investigations confirm not only the neuroprotective aptitudes of cystamine when administered before the induction of the pathology but also demonstrate its capacity to stop an ongoing neurodegenerative process (neurorescue) and even partly reverse motor deficiencies. We have shown that these beneficial effects are associated, in particular, to a fine regulation of the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) as well as a modulation of apoptotic factors and pro-inflammatory cytotoxic compounds. These approaches have also enabled us to highlight the glial cells as important mediators of the cystamine’s beneficial effects and the extent of the doses tested allowed the identification of the optimal doses for this compound’s efficiency. Our work finally points the cysteamine as the major intermediate involved in the cystamine’s therapeutic action and demonstrates its ability to cross the blood-brain-barrier (BBB) in vivo. Our latest publications as well as our preliminary results on the therapeutic power of cystamine demonstrate the relevance of the proposed studies and offer a sound basis for the continuation on the translational research on this molecule.