Le conflit fémoro-acétabulaire (femoroacetabular impingement, FAI) est une pathologie mécanique de la hanche qui peut causer des douleurs et limitations fonctionnelles. Le but de cette thèse était d’étudier la fonction musculaire au niveau de la hanche chez des patients présentant un FAI symptomatique. La fonction musculaire de la hanche a été évaluée, dans un premier temps, chez des patients avant qu’ils ne subissent une opération. Ces patients démontraient un déficit de force qui pourrait être expliqué par de l’inhibition musculaire. Cependant, ce déficit de force n’était pas associé à une plus grande fatigabilité musculaire. Dans un deuxième temps, les altérations de force musculaire ont été évaluées chez des patients ayant subi une arthroscopie de la hanche. Après l’opération, les patients récupéraient un niveau de force normal au niveau de tous les groupes musculaires de la hanche excepté les fléchisseurs. Le cas d’un joueur de hockey sur glace ayant subi une chirurgie ouverte aux deux hanches pour traiter un FAI bilatéral a aussi été décrit. On a démontré que la déhiscence de la bandelette iléo-tibiale pouvait survenir après chirurgie, empêcher l’augmentation de force musculaire des abducteurs de la hanche, et retarder la reprise du sport. Enfin, un protocole d’évaluation du taux de développement de la force normalisé, variable permettant d’estimer l’inhibition musculaire de la hanche, a été proposé chez des sujets sains. La fiabilité et reproductibilité des résultats ont été montrées au niveau des adducteurs, rotateurs externes, et fléchisseurs de la hanche. Ces résultats montrent que ces patients ont une fonction musculaire altérée au niveau de la hanche, qui est toutefois récupéré après une opération. / Femoroacetabular impingement (FAI) is a pathomechanical process of the hip joint, which could lead to hip pain and functional disability. Aim of this thesis was to investigate hip muscle function in patients with a symptomatic FAI. Hip muscle function was first investigated before patients underwent any surgical treatment for managing FAI. It was shown that they present with reduced hip muscle strength (i.e., muscle weakness), probably due to hip muscle inhibition. Nevertheless, hip muscle weakness was not associated with exaggerated hip muscle fatigue. Hip muscle strength recovery was then evaluated in a series of patients after hip arthroscopy to treat FAI. These patients demonstrated a good recovery for all hip muscle groups, except for hip flexors. The case of a professional ice hockey player who underwent bilateral hip open surgeries for treating bilateral FAI was also documented. This report showed that iliotibial band dehiscence could occur after hip open surgery, thereby preventing hip abductor strength increase during rehabilitation and delaying the return to sport. In addition, the assessment of the rate of force development scaling factor for the hip muscles was evaluated in a group of healthy adults. This parameter seems to be promising for the evaluation of hip muscle inhibition. The testing protocol was feasible and reproducible for hip adductors, external rotators and flexors. Taken as a whole, these findings show that patients with symptomatic FAI demonstrate an impaired hip muscle function, which is however mainly resolved after surgical treatment.

Les protéines d’échafaudage de la famille Elmo forment des complexes avec les facteurs d’échange de nucléotides de la guanine (GEF) de la famille des protéines Dock. Globalement, le complexe Elmo/Dock est caractérisé par une régulation conformationnelle, où au niveau basal il se retrouve dans un état fermé, en raison de la présence de sites de contact bloquant la liaison des interacteurs d’Elmo et la fonction GEF de Dock qui permet l’activation de Rac1. Une fois dans un état activé, le complexe adoptera une conformation ouverte et les sites de liaison d’Elmo seront disponibles. Par exemple, il a été démontré que la liaison des GTPases RhoG ou Arl4A au domaine RBD d’Elmo induit le recrutement du complexe à la membrane cellulaire. Le domaine DHR-2 étant alors accessible, celui-ci assurera l’activation spécifique de la GTPase Rac1 afin d’induire, entre autres, le remodelage du cytosquelette d’actine. Divers processus cellulaires seront alors d clench s, tels que la migration cellulaire, la phagocytose et la fusion des cellules musculaires (nommées myoblastes). Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié par l’entremise de deux objectifs l’importance de la régulation conformationnelle d’Elmo. Pour le premier objectif, nous avons étudié la régulation conformationnelle d’Elmo durant la myogenèse. La formation de fibres multi-nuclées est fondamentale pour l’établissement du muscle squelettique. Durant ce processus, la fusion des myoblastes est une étape clé pour permettre le développement et la régénération musculaire. Afin d’étudier les fonctions d’Elmo in vivo dans ce contexte, nous avons généré une série de modèles de souris. Tout d’abord, via la génération de souris double knock-out pour Elmo1 et Elmo2 (Elmo1KOElmo2cKO), nous avons démontré la fonction essentielle d’Elmo durant la fusion des myoblastes embryonnaires. En effet, uniquement des myofibres mononuclées sont observées suite à l’inactivation génétique d’Elmo1 et Elmo2. Par la suite, nous avons également généré des lignées de souris knock-in, où des mutations ont été introduites dans des domaines spécifiques d’Elmo2 afin d’induire sa conformation ouverte (Elmo2EID) ou fermée (Elmo2RBD). Nous avons ainsi démontré qu’en présence d’Elmo2EID, la capacité de fusion est augmentée et des fibres musculaires plus larges sont développées. De plus, la régénération musculaire est plus efficace chez ces souris. À l’opposé, lorsqu’Elmo2 a perdu l’activité de son domaine RBD (Elmo1KOElmo2RBD), des fibres musculaires plus étroites sont retrouvées chez les jeunes souris adultes ainsi qu’une régénération du muscle moins efficace. Finalement, nous avons démontré que l’augmentation de l’activité de la voie Elmo2-Dock1-Rac1, directement via le contrôle de la régulation conformationnelle d’Elmo2, améliore les phénotypes dystrophiques retrouvés chez les souris DysferlinKO, un modèle récapitulant la dystrophie musculaire des ceintures de type 2B (LGMD2B). Ainsi, pour la première fois, nous avons établi la possibilité d’exploiter la fusion des myoblastes en tant que thérapie régénérative pour des maladies musculaires. Pour le deuxième objectif, nous avons étudié Elmo3 dans un cas clinique dans le cadre d’une collaboration internationale. Plus précisément, des mutations bi-alléliques dans le gène Elmo3 ont été identifiées chez un jeune patient atteint d’une déficience intellectuelle. En effectuant des études biochimiques et fonctionnelles, nous avons démontré que ces mutations ont un impact sur l’activation de Rac1, sans toutefois influencer l’interaction entre les protéines du complexe Elmo3/Dock1. Cette étude apporte les premières évidences de fonctions biologiques pour Elmo3. Pour conclure, nos études ont permis de souligner l’importance d’un control approprié de la régulation conformationnelle d’Elmo. En effet, en manipulant cette régulation dans un modèle de muscle squelettique, via l’introduction d’une mutation maintenant la protéine dans une conformation ouverte, cela a permis un effet positif sur la fusion des myoblastes et sur la régénération musculaire, menant à l’amélioration des phénotypes de dystrophie musculaire.   l’opposé, la présence chez l’humain de mutations dans Elmo peut également affecter l’activation de Rac1 par Dock1, contribuant ainsi à une déficience intellectuelle chez le porteur. / The scaffold proteins Elmo forms a complex with guanine nucleotide exchange factors (GEFs) of the Dock family. The Elmo/Dock complex is characterized with a conformational regulation and at the basal level, the complex is found in a closed state, owing to the presence of contact sites blocking the binding of Elmo interactors and the GEF activity of Dock for the activation of Rac1. In their activated state, the complex adopts an open conformation and Elmo binding sites will be available. For example, binding of the GTPases RhoG or Arl4A to the RBD domain of Elmo has been shown to induce the recruitment of the complex at the cell membrane. Likewise, the DHR- 2 domain of Dock being available, the GTPase Rac1 will then be specifically activated by Dock and thus induce the remodeling of the actin cytoskeleton. Various cellular processes will then be triggered, such as cell migration, phagocytosis and muscle cell (named myoblast) fusion. In this thesis, we have emphasized the importance of the conformational regulation of Elmo by achieving two objectives. For the first objective, we studied the conformational regulation of Elmo during myogenesis, i.e. during the establishment of skeletal muscle. The formation of multinucleated myofibers is fundamental for skeletal muscle. During this process, myoblast fusion is a key step to allow the development as well as the regeneration of the muscle. In order to study Elmo in this in vivo context, we generated a series of mouse models. First, through the generation of double knockout mice for Elmo1 and Elmo2 (Elmo1KOElmo2cKO), we demonstrated the essential function of Elmo during embryonic myoblast fusion. Indeed, only mononucleated myofibers are observed following the genetic inactivation of Elmo1 and Elmo2. Subsequently, we also generated knockin mouse lines, where mutations were introduced in specific domains of Elmo to induce its opened (Elmo2EID) or closed (Elmo2RBD) conformation. Thus, we have demonstrated that when Elmo2EID is expressed, the fusion capability is increased and the myofibres are larger. Moreover, muscle regeneration is more efficient in these mice. At the opposite, when Elmo2 has lost its RBD activity (Elmo1KOElmo2RBD), smaller myofibers are observed as well as a less efficient muscle regeneration. Finally, we demonstrated that increasing the Elmo-Dock1-Rac1 pathway activity, directly through the control of the conformational regulation of Elmo, leads to the improvement of the dystrophic phenotypes found in DysferlinKO mice, a mouse model of the limb-girdle muscular dystrophy type 2B (LGMD2B). Thus, for the first time, we have established the possibility of exploiting myoblast fusion as a regenerative therapy for muscle diseases. For the second objective, we studied Elmo3 in a clinical case, as part of an international collaboration. More specifically, biallelic mutations in Elmo3 gene have been identified in a young patient with intellectual disability. Through biochemical and functional studies, we have shown that the mutations have an impact on the activation of Rac1, without however affecting the interaction between the proteins of the Elmo3/Dock1 complex. This study provides the first evidence of biological functions for Elmo3. In conclusion, our study has emphasis the relevance of the proper control of the conformational regulation of Elmo. In fact, by manipulating this regulation in a skeletal muscle model, through the introduction of a specific mutation promoting the open conformation of Elmo, it promotes myoblast fusion and induce a more efficient muscle regeneration, thus improving the dystrophic phenotypes. In contrast, the presence of human mutations in Elmo can also affect the activation of Rac1 by Dock1, hence contributing to intellectual disability in the carrier.

par assistance respiratoire mécanique partielle. Nous avons essayé de préciser la description du système hybride {Patient, Ventilateur} afin de construire un outil clinique de surveillance de l'IPV. Dans un premier temps, nous avons proposé d'aborder l'IPV comme la phénoménologie locale d'un réseau biologique communicant. L'IPV est alors la traduction de la communication établie à travers l'appareil respiratoire entre un oscillateur biologique et un oscillateur mécanique. Cette approche biologique permet à la fois d'utiliser les résultats de la théorie de la communication pour élaborer un score de désynchronisation, et de construire l'outil nécessaire pour calculer ce score en clinique. L'outil est un détecteur non-invasif de l'activité musculaire à partir de l'estimation de la pression musculaire par un modèle de la mécanique du système ventilatoire dont le traitement de signal est suffisamment robuste pour permettre son automatisation. Nous avons ensuite validé ces constructions chez des patients sous assistance partielle. Le score de désynchronisation est spécifiquement augmenté par la combinaison d'altérations de la voie de communication ou de la génération de l'activité inspiratoire à transmettre. La quantification automatique de l'IPV par un score spécifique de désynchronisation, reflet de l'altération de la transmission de l'information entre le patient et son ventilateur, et par une détection de l'activité inspiratoire, reflet du message à transmettre, devrait permettre d'améliorer l'analyse clinique du comportement des patients sous assistance partielle

Les protéines SREBP-1, Sterol Response Element Binding Proteins, sont des régulateurs clés du métabolisme des lipides et du cholestérol. A ce titre, ils ont été largement étudiés dans le foie et le tissu adipeux. Les facteurs SREBP-1 sont également exprimés dans le muscle squelettique au sein duquel ils sont les principaux médiateurs des effets géniques de l’insuline.Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit ont eu pour but de définir le rôle spécifique de SREBP-1 dans le muscle squelettique. L’étude transcriptomique de cellules musculaires humaines révèle plus de1500 gènes régulés par SREBP-1 dans le muscle squelettique humain, dont la moitié est réprimée. L’analyse fonctionnelle de ces gènes révèle l’implication de SREBP-1 dans des fonctions musculaires dépassant la cadre du métabolisme glucido-lipidique. Ainsi, SREBP-1 inhibe l’expression de plusieurs gènes impliqués dans la différenciation et le maintien du phénotype musculaire. En conséquence, la sur expression de SREBP-1 bloque la différenciation myogénique in vitro et induit une atrophie marquée in vitro, sur des myotubes différenciés et in Vivo, dans le muscle squelettique de souris.En parallèle, deux répresseurs transcriptionnels : BHLHB2 et BHLHB3 apparaissent, après étude de leur promoteur, comme deux nouvelles cibles directes de SREBP-1. Ainsi, 20% des gènes inhibés par SREBP-1sont des cibles de BHLHB2 et BHLHB3, de nombreux gènes muscle-spécifiques y compris. De plus, BHLHB2 apparaît, de la même façon que SREBP-1, comme un acteur essentiel dans l’action de l’insuline sur le muscle squelettique, et dans le développement de l’insulino-résistance musculaire chez les patients diabétiques de type2.Le blocage de la différenciation myogénique et l’atrophie induite par SREBP-1 in vitro étant reversées par l’inhibition de l’expression de BHLHB2 et BHLHB3, nous concluons que BHLHB2 et BHLHB3 sont responsables de l’effet répressif de SREBP-1 sur le phénotype musculaire.Ces résultats mettent donc en évidence un nouveau rôle pour les facteurs SREBP-1 dans la régulation de la myogenèse et le maintien de la masse musculaire. SREBP-1 intègrent ainsi la régulation métabolique au contrôle du phénotype musculaire / Transcription factors SREBP-1, Sterol Response Element Binding Proteins, are key regulators of lipid and cholesterol homeostasis. Their function has been largely studied in liver and adipose tissue, but they are also well expressed in skeletal muscle where they mediate insulin transcriptional effects.This work aims to define the muscle specific role of SREBP-1. Microarray analysis of human myotubes over-expressing SREBP-1 identifies more than 1500 SREBP-1 target genes in human skeletal muscle, including number of repressed genes. Gene ontology analysis reveals the involvement of SREBP-1 in a large variety of biological functions in muscle cells. In fact, SREBP-1 represses expression of a number of muscle-specific genes and markers of muscle differentiation. As a result, SREBP-1 over-expression leads to blockage of in vitro myogenic differentiation and marked atrophy in vitro as in Vivo.In the same time, we identified the transcriptional repressors BHLHB2 and BHLHB3 as new direct target genes of SREBP-1, by promoter analysis. 20% of SREBP-1 repressed genes are also target genes of BHLHB2 and BHLHB3. Furthermore, BHLHB2, like SREBP-1, is involved in insulin action on skeletal muscle and muscular insulin-resistance in type 2 diabetic patients.As SREBP-1 effects on atrophy and myogenic differentiation inhibition are reversed by silencing BHLHB2 and BHLHB3 expression, we can conclude that BHLHB2 and BHLHB3 mediate negative SREBP-1action on muscular phenotype.These results confer a new role for SREBP-1 in the regulation of muscle mass and muscle cell differentiation, thus linking the control of muscle mass to metabolic pathways

Les dystrophies musculaires des ceintures (ou limb-girdle muscular dystrophy, LGMD) sont un groupe hétérogène de dystrophies musculaires chez l’adulte et sont définies par une atrophie et une faiblesse progressive qui surviennent dans les muscles proximaux. Chez une cohorte canadienne-française, nous avons précédemment décrit une nouvelle forme récessive, désignée LGMD2L et marquée par une atrophie asymétrique du quadriceps, que nous avions cartographiée au chromosome 11p12-p13 grâce à des analyses de liaison. L’objectif de ce projet de thèse était de raffiner l’intervalle candidat, puis d’identifier et de caractériser le gène muté responsable de la LGMD2L. Grâce à une cartographie par homozygotie de polymorphismes de nucléotide simple (SNPs) réalisée sur une grande famille consanguine, nous avons redéfini l’intervalle candidat à une région du chromosome 11p14.3-p15.1. Par séquençage de l’ADN génomique et complémentaire au gène Anoctamine 5 (ANO5) inclus dans cet intervalle, nous avons identifié trois mutations, chez autant de familles: une substitution créant un site d’épissage aberrant, une insertion d’un nucléotide et une mutation faux-sens. Les deux premières mutations étaient associées à une hausse de la dégradation de l’ARN messager médiée par une troncation prématurée. Nous avons également identifié des mutations ANO5 chez une seconde dystrophie musculaire de type distal cartographiant au même locus que la LGMD2L, nommée MMD3, et dont la manifestation initiale était une faiblesse des mollets, mais qui pouvait progresser vers une atrophie des quadriceps. Une réparation membranaire défective avait été observée chez les fibroblastes de deux patients MMD3, suggérant un rôle pour ANO5 dans ce mécanisme. La localisation et la fonction d’ANO5 dans le muscle sont inconnues, mais cette protéine fait partie d’une famille conservée de protéines à huit domaines transmembranaires, les Anoctamines, dont certains membres sont des transporteurs chloriques activés par le calcium. Les résultats de nos études d’immunofluorescence suggèrent qu’ANO5 se localise peu au sarcolemme, mais plutôt à une structure intracellulaire qui suit la ligne Z des myofibrilles. De façon étonnante, cette localisation était préservée chez un patient LGMD2L porteur homozygote de la mutation d’épissage, en dépit du fait que cette dernière était considérée comme une mutation nulle. Néanmoins, nous avons identifié un épissage alternatif de l’exon 15 qui se produisait sur une proportion des transcrits porteurs de la mutation d’épissage, ce qui rétablirait le cadre de lecture, soulignant la complexité de la régulation de l’épissage d’ANO5 et laissant croire que la LGMD2L pourrait être causée par une perte de fonction partielle, et non complète, d’ANO5. Des études subséquentes par des groupes européens ont montré que les anoctaminopathies 5 sont une cause fréquente de dystrophies musculaires des ceintures chez l’adulte. Notre découverte de mutations au gène Anoctamine 5 a mis en évidence une nouvelle classe de protéines importantes pour la biologie du muscle et a ouvert la voie à de nouvelles pistes pour étudier les mécanismes par lesquels un défaut de réparation membranaire progresse en une dystrophie musculaire. / Limb-girdle muscular dystrophies (LGMD) encompass a broad spectrum of muscular dystrophies in which the initial weakness arises in proximal muscles. We previously described in French-Canadian (FC) families a new form of LGMD characterized by asymmetrical quadriceps femoris atrophy, named LGMD2L, which we mapped to chromosome 11p12-p13 using linkage analyses. The objectives of this thesis project were to refine the candidate interval, identify and characterize the LGMD2L gene. Using single nucleotide polymorphisms (SNPs) homozygosity mapping in a large consanguineous family, we narrowed down the LGMD2L candidate interval to a region on chromosome 11p14.3-p15.1, and identified three mutations in the Anoctamin 5 (ANO5) gene located in the interval. These mutations consisted of a missense, a one-bp duplication and a splice site mutation. We demonstrated that the latter two triggered the nonsense-mediated RNA decay pathway. In addition, we identified ANO5 mutations in cases affected by a non-dysferlin Miyoshi muscular dystrophy mapped also to chromosome 11, termed MMD3. In two MMD3 families of European descent, patients presented with calf weakness as the initial symptoms, sometimes evolving to quadriceps atrophy. Fibroblasts from one MMD3 family were shown to be defective for membrane repair. ANO5 localization and function in muscle are unknown, but it is a member of the conserved Anoctamin family of proteins with eight transmembrane domains, of which some function as calcium-activated chloride channel. Our immunofluorescence studies on longitudinal muscle sections suggest that ANO5 is not importantly localized to the sarcolemma, but rather to a structure following the Z-line. To our surprise, this localization was preserved for a LGMD2L patient homozygous for the splice site mutation, previously considered as a null mutation. By studying the splicing isoforms in this patient, we observed that skipping of exon 15 occurs on a proportion of transcripts, in addition to the aberrant splicing caused by the mutation. This alternative splicing event would recover the reading frame, thus underlining the complexity of ANO5 splicing and suggesting that LGMD2L could be the consequence of a partial, rather than complete, loss-of-function. Subsequent studies by other groups have shown that anoctaminopathies 5 are a common cause of adult-onset LGMD. Our discovery of ANO5 mutations has shed light on a new class of proteins important for the muscle biology and opened new research avenues to study how defective membrane repair progresses into muscular dystrophies.

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

Nos travaux de thèse se situent à l’interface entre la recherche fondamentale en neuroscience et ses applications cliniques dans le domaine de la chirurgie réparatrice des membres. Nous nous sommes intéressés au Syndrome Douloureux Régional Complexe de type I caractérisé par l’occurrence d’un état douloureux chronique et d’une perte sévère de mobilité segmentaire. Cette affection, dont l’incidence clinique est élevée, reste à ce jour largement incomprise dans ses mécanismes physiopathologiques et les moyens de traitement disponibles sont d’une efficacité limitée. Dans ce cadre, nous avons d’abord développé une méthodologie de traitement non médicamenteux des deux principaux symptômes de l’algodystrophie que sont la douleur chronique et la mobilité articulaire et validé leur efficacité thérapeutique sur une population de patients.La méthode s’appuie sur les propriétés physiologiques des vibrations mécaniques transcutanées et des vibrations tendineuses qui sont de puissants activateurs des mécanorécepteurs cutanés et proprioceptifs musculaires. L’activation isolée ou conjointe de ces deux canaux sensoriels permet tout à la fois de générer une antalgie puissante et durable et d’améliorer de façon significative la mobilité articulaire. Nous avons ensuite recherché les mécanismes responsables de ces effets. L’utilisation d’un modèle de douleur expérimentale nous a alors permis de montrer que la réduction importante et durable de la douleur générée par les vibrations a une origine à la fois tactile et proprioceptive musculaire, et que ses mécanismes d’action affectent à la fois la transmission médullaire des informations nociceptives et leur traitement central. D’un point de vue théorique nos résultats suggèrent que les afférences proprioceptives cutanées et musculaires contribuent au contrôle des phénomènes douloureux et que les flux afférents proprio-tactile contribuent à la préservation des propriétés fonctionnelles des réseaux centraux responsables de la représentation et de la commande du mouvement. / This thesis tends to deal with both the aspects of neuroscience fundamental research and its possible clinical applications in limbs’ reconstructive surgery. We focused our attention on Complex Regional Pain Syndrome Type I characterized by a chronic pain syndrome associated with a severe loss of segmental mobility. This particular disorder, with a high incidence has been to this day ratherly impenetrable regarding its physiological mechanisms, furthermore available treatments have a limited efficiency.For the matter, we first developed a non-drug therapeutic approach targeting toward algodystrophy two mains symptoms, which are chronic pain and articular mobility loss and monitored its efficiency on a patients’ population.The method is based on the physiological properties of both the tendons vibrations and trancutaneous mechanical vibrations, which are powerful activators of skin’s mechanoreceptors and muscular proprioceptive mechanoreceptors. Isolated or concomitant activation of both those sensorial chanels enables a powerful and lasting analgesic effect along with a significant improvement of the articular mobility.Afterwards, we searched for possible mechanisms behind those outcomes. Using an experimental pain model we were able to show that the significant and lasting reduction of pain endured due to the vibrations comes from afferent messages of tactile and muscular proprioceptive origin, acting both on medullar transmission of the nociceptive inputs and their central processing.From a theoretical perspective, our results suggest that cutaneous and muscular proprioceptive afferences are part of the control process of pain phenomenon and, that afferent proprio-tactile flux contribute to maintaining functional properties of central networks in charge of movement representation and command.

Le LPGi est la région bulbaire qui contient le plus grand nombre de neurones exprimant Fos pendant l’hypersomnie de SP. 10% de ces neurones Fos dans le LPGi projettent au locus coereleus, une région SP-Off. Récemment, Sapin et al. ont montré que 70% des neurones exprimant Fos pendant l’hypersomnie de SP sont de nature GABAergique. Notre hypothèse est que le LPGi contient des neurones de nature SP-On dont une partie participerait à l’inhibition des noyaux SP-Off. Nous cherchons à vérifier cette hypothèse, d’autre part à identifier les régions afférentes au LPGi actives au cours du SP et enfin, à identifier les projections du LPGi. Nous avons utilisé l’enregistrement extracellulaire des neurones du LPGi chez le rat vigile en contention stéréotaxique. Nous avons couplé cette technique avec le protocole de privation/ rebond de SP par la technique de la piscine. L’analyse du taux de décharge des neurones enregistrés au sein du LPGi montre que celui-ci contient trois types neuronaux différents (SP-On, SP-Off et indifférents). L’analyse des données neuroanatomiques montre que l’afférence majeure du LPGi, active au cours du SP, réside dans le SLD. Le LPGi est donc bien impliqué dans le réseau du SP car il contient des neurones faisant varier leur taux de décharge avec les différents états de vigilance. Le SLD, considéré comme la structure exécutive du SP, de nature glutamatergique, exciterait le LPGi au cours du SP. Ce dernier, de nature GABAergique, inhiberait le noyau moteur facial. Ce travail met pour la première fois en évidence l’activité de la voie SLD-bulbe rachidien ventrolatéral et suggère que le LPGi participe en partie à l’atonie musculaire caractéristique du SP / The LPGi is a ventrolateral medullary area that contains the highest number of Fos-labelled neurons during a paradoxical sleep (PS) hypersomnia. Ten % of these Fos neurons project to the locus coeruleus, a PS-Off area and 70% of these Fos neurons are GABAergic. Our hypothesis is that the LPGi contains PS-On neurons involved in the inhibition of the PS-Off nuclei. Our aim was to check this hypothesis by recording the unit activity of the LPGi neurons, by identifying the afferent areas to the LPGi and determining its projection areas activated during PS. We have used extracellular unit recordings in the unanethetized head-restrained rat model and coupled this method to a selective PS deprivation using the flower-pot method. The analysis of the firing rate of the LPGi neurons showed that there are three different groups, SP-On, SP-Off and indifferent neurons. Moreover, the SLD, a PS-On area, is the main afferent to the LPGi activated during PS rebound. Our conclusion is that the LPGi is involved in the network generating PS. The SLD, considered as the PS executive area through glutamatergic neurons, may excite the LPGi during this state. The LPGi, through its GABAergic neurons, may inhibit the facial motor nucleus. This work provides for the first time evidence for a SLD-ventrolateral medulla pathway and suggests that the LPGi participates in the muscular atonia occurring during PS

La cellule musculaire lisse (CML) a un rôle pivot dans la physiopathologie de l’asthme. Dans ce travail de thèse nous avons pu mettre en avant l’implication du récepteur de type 2 activé par les protéases (PAR-2) dans une composante majeure du remodelage bronchique : la prolifération musculaire lisse. Dans le premier travail, nous avons montré une augmentation de l’expression du PAR-2 au niveau des CML bronchiques d’asthmatiques in vitro. La réponse calcique est dépendante du niveau d’expression du récepteur, mais n’influence pas la réponse proliférante. La stimulation répétée du PAR-2 augmente la prolifération des seules CML d’asthmatiques, par un mécanisme dépendant de la voie ERK. Dans le second travail, nous avons montré que la production basale d’un épithélium reconstitué entraine une prolifération plus importante des CML d’asthmatiques comparée aux CML de témoins. Une augmentation supplémentaire de la prolifération des seules CML d’asthmatiques a été observée, après activation par le surnageant d’épithélium stimulé par des acariens de maison comparé au surnageant épithélial non stimulé. Ce mécanisme est dépendant du PAR-2 épithélial, qui induit la production de leucotriènes C4, sur des CML dont l’expression du récepteur (CysLTR1) est augmentée chez l’asthmatique. Ces résultats apportent de nouvelles connaissances dans le remodelage musculaire lisse bronchique de l’asthmatique et met en avant le PAR-2 comme cible thérapeutique potentielle. / Smooth muscle cells (SMC) play an important role in asthma pathophysiology. In this thesis, we have highlighted the involvement of protease activated receptor type-2 (PAR-2) in SMC proliferation, which is a major component of airway remodeling. In the first study, we have shown an increased expression of PAR-2 in asthmatic bronchial SMC in vitro. Calcium response is dependent on the expression level of PAR-2, which does not affect the proliferative response. Repeated stimulation of PAR-2 increases the proliferation of asthmatics SMC only, by an ERK-dependent mechanism. In the second study, we have demonstrated that the basal production of reconstituted epithelium leads to a greater proliferation of asthmatics SMC compared to controls. Increased proliferation of asthmatics SMC only was observed, after stimulation with supernatant of the epithelium stimulated by house dust mites (HDM) compared to unstimulated epithelial supernatant. This mechanism is epithelial PAR-2-dependent, which induces the production of leukotrienes C4, whose receptor expression (CysLTR1) is increased in asthmatics SMC. These results provide new insights into bronchial smooth muscle remodeling in asthma and highlights the PAR-2 as a potential therapeutic target.

Le but de ce travail est de déterminer les liens éventuels existant entre la force et l’équilibre agoniste / antagoniste des muscles rotateurs médiaux et latéraux de l’articulation scapulohumérale, et la stabilité scapulo-humérale. La première partie de ce travail est un rappel d’anatomie fonctionnelle, de physiologie articulaire et de biomécanique de l’articulation scapulo-humérale, ainsi que des aspects pathologiques en rapport avec la problématique de sa stabilité et de son exploration. La deuxième partie propose une analyse critique de la technique d’exploration de la force musculaire par dynamométrie isocinétique, afin de déterminer un protocole d’évaluation fiable et reproductible. Ainsi, nous choisissons d’utiliser la position d’évaluation la plus reproductible et la plus adaptée pour l’évaluation de sujets pathologiques : la position assise avec 45° d’abduction dans le plan de la scapula avec correction de la gravité. La troisième partie a pour objet de rechercher, à partir d’études cliniques originales, les liens existant entre la force musculaire des rotateurs médiaux et latéraux de l’épaule et l’instabilité antérieure chronique post-traumatique d’une part, et les adaptations de cette force avec certaines sollicitations sportives d’autre part. Bien qu’un déficit de la force musculaire des rotateurs médiaux et latéraux soit associé à l’instabilité antérieure chronique, nos études ne rapportent pas d’association entre le déséquilibre agoniste/antagoniste et l’instabilité antérieure chronique. Dans le cadre de la pratique de sports sollicitant les membres supérieurs, les adaptations de la force, avec une augmentation de la force des muscles rotateurs médiaux et latéraux du côté dominant, sont inconstantes, et surtout, nos résultats ne rapportent aucun déséquilibre agoniste/antagoniste induit par la pratique sportive. En conclusion, notre travail de thèse met en évidence des adaptations de la force musculaire sans perturbation de l’équilibre agoniste/antagoniste des rotateurs médiaux et latéraux de l’articulation scapulo-humérale, associées à l’instabilité scapulo-humérale ou induites par la pratique de sports sollicitant cette articulation. Prenant en compte les limites de notre expérimentation, on peut faire l’hypothèse que les adaptations physiologiques induites par la pratique sportive n’interviendraient pas comme un mécanisme de désadaptation, ou un facteur de risque prédisposant, à l’origine des pathologies de l’articulation scapulo-humérale. Ainsi, notre conclusion serait que l’équilibre agoniste / antagoniste aurait un rôle protecteur de la stabilité articulaire ; la survenue d’un déséquilibre musculaire agoniste / antagoniste serait alors secondaire à une lésion anatomique et marquerait le signe de son évolution longue et/ou péjorative / The aim of this work is to determine the possible links between strength and agonist/antagonist balance of the shoulder internal and external rotators muscle, and the glenohumeral stability. The first part of this work is a reminder of functional anatomy, joint physiology and biomechanics of the glenohumeral joint, and pathological aspects related to the problem of its stability and its exploration. The second part propose a critical analysis of technical exploration of muscular strength by isokinetic dynamometer to determine a reliable and reproducible protocol. We choose to use the more reliable and more suitable position for evaluation of pathological subject: the seated position with 45° of shoulder abduction in the scapular plane, with gravity corrected. The third part is aimed to research, from original clinical studies, the relationship between shoulder internal and external rotators muscle strength and balance, and shoulder instability on the one hand, and adaptations of this strength with sports practice on the other hand. Although a deficit in rotators muscle strength is associated with recurrent anterior instability, our work reporte no association between agonist/antagonist imbalance and recurrent anterior instability. In overhead sports and sports seeking the upper limbs, adaptations of strength, with a rotator strength increase on the dominant side, are inconsistent, and most importantly, our results reporte no agonist/antagonist imbalance induced by the sports practice. In conclusion, this work highlights adaptations in strength and balance of the shoulder internal and external rotators muscle associated with the glenohumeral joint instability, or induced by the sports practice. Tacking into account the limits of our experiment, we can hypothesis that any physiological adaptations induced by sport practice would not intervene as a pathophysiological mechanisms of desadaptation, or not be considered a risk factor predisposing, to glenohumeral joint diseases. Thus, our conclusion is that the agonist/antagonist balance would have a protective role of the joint stability; the occurrence of a muscle agonist / antagonist imbalance may be secondary to an anatomical lesion and mark the sign of its long and/or pejorative evolution