Les techniques de monitorage per-opératoire par potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEAop) sont utiles pour la chirurgie de l'angle ponto-cérébelleux et visent à augmenter la préservation del'audition. Le monitorage auditif informe le chirurgien des modifications de la fonction auditive, mais les techniques existantes ont leurs limites, et de nouvelles méthodes doivent être inventées. Dans ce but, un nouveau système compact de PEAop a été conçu qui donne une information en temps réel (moins de 10 sec) sur la fonction auditive. Un algorithme original de réjection d'artéfact et une analyse par transformée de Fourier ont été développés. Les tests cliniques ont porté sur 23 patients. Les résultats indiquent que notre technique a des avantages significatifs par rapport aux autres méthodes de monitorage, bien qu'aucune différence statistiquement significative dans le taux de préservation auditive n'ait pu être rapporté. Pour augmenter l'efficacité du monitorage auditif per-opératoire, des enregistrements par potentiels directs sur nerfs seront associés aux PEAop. Dans ce but, nous avons mis au point une micro-électrode flexible à haute résolution spatio-temporelle pour réaliser des enregistrements directs. Des tests sur modèle animal par enregistrement multi-sites des aires auditives corticales, en réponse à une stimulation acoustique ou électrique au niveau du noyau cochléaire, ont prouvé la faisabilité de la technique. L'utilisation de micro-électrodes souples devrait permettre une meilleure compréhension du codage du signal le long des voies auditives, et conduire à de nouvelles applications pour le système auditif chez l'homme.

Les canaux TREK sont des canaux mécano- et thermosensibles appartenant à la famille des canaux potassiques de fond à deux domaines pore, qui jouent un rôle majeur dans l’excitabilité cellulaire. Notre équipe a précédemment montré que les canaux TREK-1 et TRAAK sont des senseurs moléculaires essentiels dans la perception polymodale de la douleur et qu’ils interviennent dans l’excitabilité des nocicepteurs, modulant ainsi le message douloureux.Dans la première partie de ma thèse, j’ai étudié l’implication du canal TREK-1 dans l’activité antalgique de la morphine. Nous avons mis en évidence un couplage fonctionnel entre les canaux TREK-1 et TREK-2 et les récepteurs opioïdes µ et δ. Nous avons également montré que le canal TREK-1 est impliqué dans les effets périphériques et centraux de la morphine. Ces travaux ont permis d’impliquer le canal TREK-1 comme un médiateur de l’analgésie induite par la morphine agissant en aval des récepteurs aux opioïdes. La seconde partie de ma thèse a porté sur l‘étude du rôle du canal TREK-2 dans la perception de la douleur. En étudiant l’impact des canaux TREK-2 sur l’activité des nocicepteurs, j’ai pu montrer que le canal TREK-2 module la perception thermique des nocicepteurs cutanés. Toutefois, l’activité de TREK-2 dans la thermo perception est complémentaire de celle déjà rapportée pour les canaux TREK car, contrairement à TREK-1 et TRAAK, TREK-2 intervient dans la perception de températures non nocives. En conclusion, ces travaux montrent que les canaux potassiques de fond TREK jouent un rôle essentiel dans la perception et la modulation du message douloureux et pourraient être des cibles intéressantes pour le traitement de la douleur. / TREK channels are mechano- and thermo-activated channels belonging to the two-pore domains potassium channels family, which play a major role in neuronal excitability and cell firing. Our group previously demonstrated that TREK-1 and TRAAK channels are essential molecular sensors in polymodal pain perception and that they are involved in the excitability of nociceptors, thus modulating the nociceptive message. In the first part of this work, I investigated the implication of TREK-1 channel in the analgesic action of morphine, one of the most used analgesic. We reveal a functional coupling between TREK-1 and TREK-2 channels and opioid receptors µ and δ. We also show that TREK-1 channel is involved in peripheral and central effects of morphine. This work demonstrate that TREK-1 channel, downstream of the µOR, is an important mediator of morphine induced analgesia. During the second part of my work, I investigated the role of TREK-2 channel in pain perception. I assessed the impact of this channel on nociceptors and we reveal that TREK-2 channel modulates thermal perception of cutaneous nociceptors. However, we show that TREK-2 activity in thermal perception complements the one already reported for TREK-1 and TRAAK channels. Whilst TREK-1 and TRAAK are involved in noxious temperatures perception, TREK-2 intervene in non-aversive temperatures detection. Taken together, these results show that background potassium channels TREK are major contributors to pain message perception and transmission and that they might be interesting targets for the treatment of pain.

Quoique très immature à la naissance, l’opossum grimpe de l’orifice urogénital de la mère jusqu’à une tétine à laquelle il s’accroche pour poursuivre sa maturation. Des informations sensorielles sont nécessaires pour que l’animal atteigne la tétine et que le réflexe d’attachement soit déclenché. Une modalité sensorielle envisagée est l’olfaction. Or, des expériences physiologiques effectuées au laboratoire sur des préparations in vitro suggèrent que le système olfactif central est trop immature pour influencer les comportements moteurs. Une étude immunohistochimique employant un marqueur de maturité axonique (NF200) a montré une absence de marquage dans le cerveau antérieur, à l’exception d’un mince faisceau reliant les bulbes olfactifs aux régions caudales du cerveau. L’implication de l’olfaction dans les comportements du nouveau-né est donc peu probable, mais la présence de ce faisceau est intrigante et l’étude de son développement est approfondie dans le présent travail. Le développement du faisceau exprimant NF200 est décrit de la naissance jusqu’à la fin de la 2e semaine postnatale, âge auquel le marquage NF200 n’est plus observé à ce niveau. Il est aussi montré que le trajet de ce faisceau se superpose à celui de fibres nerveuses exprimant GnRH1, une neurohormone exprimée par des neurones hypothalamiques chez l’adulte. Les résultats indiquent que ce faisceau est le nerf terminal et pourrait servir de voie pionnière pour la croissance des fibres GnRH1. Aucun marquage NF200 dans le cortex olfactif n’est observé avant P15, supportant l’idée que le système olfactif n’influence pas les comportements de l’opossum nouveau-né. / While quite immature at birth, the opossum is nevertheless able to crawl from the urogenital opening to a mother's nipple to which it attaches to pursue its development. Sensory information are required to guide the newborn to the nipple and induce attachment. Olfaction is one of the sensory modalities often proposed. However, recent physiological experiments in the laboratory using in vitro preparations suggest that the olfactory system is too immature to influence the newborn behaviors. Furthermore, an immunohistochemical study using a marker of axonal maturity (neurofilament 200kDa, NF200) has shown that the prosencephalon is nearly devoid of mature fibers except for a thin fascicle running from the olfactory bulbs to more caudal areas of the brain. Olfaction is thus unlikely to guide the locomotion of the newborn, but the presence of this fascicle is intriguing and its development is studied in the present thesis. This fascicle is described from the day of birth to the end of the second postnatal week, when NF200 labeling is no more visible in this region. It is also shown that this fascicle superpose with fibers expressing GnRH1, a neurohormone characterizing hypothalamic neurons in the adult. The results indicate that this fascicle is the terminal nerve, and might serve as a pioneer pathway to GnRH1 fibers cells. Until P15, the olfactory cortex was devoid of NF200 projections, supporting that the olfactory systems is too immature to influence the behavior of newborn opossums.

Véritable enjeu de santé publique, l’obésité et ses complications seraient la conséquence d’un état inflammatoire chronique de bas-grade qui pourrait résulter de la présence dans le sang de composés bactériens, les lipopolysaccharides (LPS), état appelé endotoxémie métabolique. Le premier objectif de cette thèse était de comprendre pourquoi les LPS, initialement contenus dans le microbiote, sont capables de traverser l’intestin et d’entrer dans le système sanguin. Mon second objectif était d’étudier l’impact de la composition du microbiote dans le contrôle de la satiété par le nerf vague, lien de communication entre l’intestin et le cerveau. Pour cela, un modèle de rats soumis à un régime obésogène a été utilisée.Mes travaux ont montré que la consommation d’un régime obésogène induisait une perte de la fonction de barrière intestinale au niveau de l’iléon caractérisée par une baisse des défenses mucosales et une augmentation de la perméabilité au LPS. L’obésité est également caractérisée par une altération du comportement alimentaire, avec notamment une réduction de la sensibilité aux signaux de satiété. Nous avons montré que ni l’obésité ni le pourcentage de lipides du régime n’étaient responsables de cette perte de sensibilité aux signaux de satiété mais que l’altération du microbiote en serait le contributeur principal. Ainsi, l’endotoxémie métabolique serait le résultat d’une augmentation du passage transepithelial de LPS, qui, une fois dans le sang, pourraient atteindre, entre autres, le nerf vague où ils perturberaient les signaux intestinaux de satiété. / A real public health issue, obesity and its associated metabolic and behavioral disorders are the consequences of a state of low grade chronic inflammation that might originate from the presence in host plasma of gut-derived bacteria components, lipopolysaccharides (LPS). This present state is called metabolic endotoxemia. The first aim of my thesis was to understand why, in diet-induced obesity (DIO), LPS initially contained in the gut lumen, are able to cross the intestine and enter into the circulatory system. My second aim was to investigate the effect of gut microbiota composition and LPS on the satiety regulation by the vagus nerve, the main communication pathway between the gut and the brain. To answer these questions, we have mainly used a DIO rat model.We showed that consumption of WD induced a loss of ileal barrier function characterized by a reduction in mucosal defenses associated to elevated LPS permeability. Obesity is also characterized by an alteration in feeding behavior including a decreased sensitivity to intestinal satiety signals. We showed that neither obesity nor the lipid percentage of the diet triggers loss of sensitivity to satiety signals but that gut microbiota alterations could rather be the main driver. Hence, metabolic endotoxemia could result from an increased transepithelial passage of LPS, which once spread in the blood could reach, among other things, the vagus nerve where they could disrupt intestinal signals of satiety.

La réparation nerveuse périphérique constitue un véritable défi pour le chirurgien. En effet, les lésions nerveuses sont fréquentes et graves, avec une récupération fonctionnelle incomplète et un coût induit au niveau professionnel. Malgré des progrès dans le délai de prise en charge et dans la qualité du geste technique chirurgical, les résultats ne se sont pas améliorés depuis une vingtaine d’années. Devant ces limites du traitement chirurgical, une approche biologique s’est progressivement imposée avec la recherche de molécules neurotrophiques capables d’améliorer la croissance axonale et de limiter la perte neuronale.Initialement, nous nous sommes intéressés au FK506 (Tacrolimus), qui est un immunosuppresseur dont les propriétés neurotrophiques ont été décrites au niveau du système nerveux périphérique, avec l’objectif de réaliser un essai clinique. Cependant cette molécule présente de nombreux effets secondaires dont la balance bénéfice/risque est discutable dans cette indication. Par conséquent notre intérêt s’est porté sur la vitamine D dont les propriétés neuroprotectrices ont largement été étudiées au niveau du système nerveux central.Au cours de cette thèse, nous avons eu pour objectifs: 1. d’évaluer le potentiel thérapeutique de la Vitamine D dans la repousse nerveuse périphérique au travers d’une étude comparative avec le FK506 ;2. de déterminer la molécule de calciférol la plus efficace - ergocalciférol (vitamine D2) versus cholécalciférol (vitamine D3) - et la posologie optimale ;3. d’analyser les mécanismes moléculaires d’action de la vitamine D au niveau des cellules de Schwann et des motoneurones.Dans notre première étude (Chabas et al, 2008), nous avons confirmé que le FK506 favorisait une récupération fonctionnelle précoce et améliorait la récupération de la métabosensibilité. Par ailleurs, dans notre deuxième étude (Chabas et al, 2009), nous avons montré, pour la première fois, les effets neurotrophiques de la vitamine D2 dans la repousse nerveuse périphérique. De même, au travers d’une étude pharmacologique, nous avons mis en évidence que la vitamine D3 à la posologie de 500 UI/Kg/jour constituait la molécule et la posologie les plus efficaces dans la régénération nerveuse périphérique. Enfin, l’étude transcriptionnelle des mécanismes moléculaires retrouve une régulation des gènes intervenant dans l’axogénèse et la myélinisation.Tous ces résultats nous confortent dans notre volonté de réaliser un essai clinique randomisé, en double aveugle, avec bénéfice individuel direct, utilisant la vitamine D3 (Uvedose®) dans les plaies nerveuses du membre supérieur. / Nerve repair remains a challenge for surgeons who have to face unpredictable and very often disappointing outcomes. These suboptimal results have prompted researches on molecules that support cell survival and stimulate axonal outgrowth.For this research project, we chose to compare two AFSSAPS-approved compounds which display a have well documented immunomodulatory role and are suspected to act, within the nervous system, as neuroprotective and neuroregenerative molecules. On the one hand, we elected FK506 (Tacrolimus) that promotes nerve regeneration in addition to its immunosuppressant properties. However this molecule may induce critical side effects. On the other hand, we opted for vitamin D whose neuroprotective and neurotrophic actions are increasingly recognized.The aims of the research project were to:1. assess the potential therapeutic benefit of vitamin D on peripheral nerve regeneration and compare its efficiency to FK506;2. compare the efficiency of two doses (100 and 500 IU/kg/d) of the two main forms of vitamin D: vitamin D2 (ergocalciferol) and vitamin D3 (cholecalciferol);3. get an insight on the molecular mechanisms underlying the role of vitamin D3.In a first study (Chabas et al, 2009), we observed that FK506 significantly increased the diameter of regenerated axons in the distal portion of the graft and potentiates metabosensitive nerve fiber regeneration.In a second study (Chabas et al, 2008), we observed that vitamin D2 potentiates axon regeneration in the peripheral nervous system.In a third study, we observed that vitamin D3 is more efficient than vitamin D2 and, when delivered at high dose (500 IU/kg/day), cholecalciferol induces a dramatic locomotor and electrophysiological recovery and increases the number of preserved or newly formed axons in the proximal end and neurite myelination in both the distal and proximal ends. Using cDNA microarrays, we also performed an in vitro study on vitamin D-treated Schwann cells or dorsal root ganglia and observed that vitamin D3 triggers the expression of several genes involved in axogenesis and myelination.Altogether, these data indicate that vitamin D3 is a potent neurotrophic and myelinating agent that can be tested in phase I clinical trials for nerve repair.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Les réponses cellulaires et moléculaires qui sont mises en place après une lésion de la moelle épinière et des nerfs périphériques diffèrent. Les processus de réparation qui veillent à rétablir l’intégrité tissulaire favorisent la régénération axonale seulement dans le système nerveux périphérique (SNP) lésé. Des inhibiteurs associés aux débris de myéline exerceraient un blocage de la repousse axonale dans le système nerveux central (SNC) lésé. L’objectif de cette étude visait, dans un premier temps, à répertorier et à mesurer l’expression génique des récepteurs connus de ces inhibiteurs dans toutes les régions encéphaliques de la souris avant et à la suite d’une contusion de la moelle épinère. Les résultats démontrent que les expressions des récepteurs NGR1, NGR2 et LINGO-1 sont les plus importantes et disséminées dans tout le cerveau. L’expression du co-récepteur p75NTR est plus restreinte, mais détectable dans certaines voies surpra-spinales, tandis que l’expression de TROY est presque inexistante. L’expression de ces récepteurs ne varie pas suivant un traumatisme de la moelle épinière au niveau thoracique. À l’opposé, les débris de myéline sont rapidement neutralisés par les cellules immunitaires dans le SNP lésé, ouvrant la voie à la régénération axonale. Pour évaluer la corrélation possible entre la régénération axonale et le recrutement des cellules immunitaires, nous avons étudié la repousse des axones du nerf sciatique chez la souris transgénique CD11b-TKmt-30 dans laquelle des traitements au ganciclovir entraînent la mort des cellules myéloïdes, normalement recrutées au site de lésion et dans le segment nerveux distal. Les résultats indiquent qu’en diminuant l’apport en cellules immunitaires myéloïdes (CD11b+), le rétablissement des fonctions sensori-motrices est compromis et associé à une absence de régénération axonale, une accumulation des débris de myéline, une déprivation en neurotrophines et à une déstablilisation de la vasculature et/ou une inhibition de l’angiogénèse. Ainsi, les cellules immunitaires (CD11b+) sont requises pour supporter la régénération axonale par de multiples mécanismes. En contrepartie, les cellules immunitaires ont un accès restreint au SNC ce qui abrogerait la régénération des voies supra-spinales lésées par l’action des inhibiteurs associés à la myéline reconnaissant leur récepteur à la surface des cônes de à croisssance. / The cellular and molecular responses that are activated after spinal cord and peripheral nerve injuries are quite distinct. These processes help restore tissue integrity and facilitate axonal regeneration in the injured peripheral nervous system (PNS). In the injured central nervous system (CNS), axonal regrowth is believed to be prevented by several myelin-associated inhibitors. The goal of this study is to examine and measure mRNA expression for the most studied myelin-associated inhibitors in the brain before and after a spinal cord contusion. Results show that NGR1, NGR2 and LINGO-1 are widely expressed throughout the mouse brain. In contrast, the co-receptor p75NTR is more specifically expressed in neuronal descending pathways from the brainstem, whereas TROY mRNA expression is absent. Notably, expression for these receptors was not modulated after trauma. Because myelin debris are efficiently cleared by immune cells after PNS lesion, axonal regeneration can proceed. To prove the link between axonal regeneration and the recruitment of immune cells, we have studied sciatic nerve regeneration in the CD11b-TKmt-30 transgenic mouse model in which the recruitment of myeloid cells is severely impeded by ganciclovir treatments. Results demonstrate that depletion of myeloid CD11b+ cells leads to severe deficits in recovery of sensory-motor functions that are associated with axonal regeneration failure, myelin debris accumulation, decrease of neurotrophin expression, and vascular destabilization and/or angiogenesis inhibition. Thus, CD11b+ myeloid cells are required to stimulate axonal regeneration via multiple mechanims. These results also suggest that the limited access of immune cells in the injured CNS could be, at least partly, responsible for the lack of regeneration of central axons.

Human pose estimation in 3D is a large area within computer vision, with many application areas. A common approach is to first estimate the pose in 2D, resulting in a confidence heatmap, and then estimate the 3D pose using the most likely estimations in 2D. This may, however, cause problems in cases where pose estimates are more uncertain and the estimation of one point is far from the true position, for example when a limb is occluded. This thesis adapts the method Neural Radiance Fields (NeRF) to 2D confidence heatmaps in order to create an implicit representation of the uncertainty in 3D, thus attempting to make use of as much information in 2D as possible. The adapted method was evaluated on the Human3.6M dataset, and results show that this method outperforms a simple triangulation baseline, especially when the estimation in 2D is far from the true pose.

This thesis investigates the seasonal predictive capabilities of Neural Radiance Fields (NeRF) applied to satellite images. Focusing on the utilization of satellite data, the study explores how Sat-NeRF, a novel approach in computer vision, per- forms in predicting seasonal variations across different months. Through compre- hensive analysis and visualization, the study examines the model’s ability to cap- ture and predict seasonal changes, highlighting specific challenges and strengths. Results showcase the impact of the sun on predictions, revealing nuanced details in seasonal transitions, such as snow cover, color accuracy, and texture represen- tation in different landscapes. The research introduces modifications to the Sat- NeRF network. The implemented versions of the network include geometrically rendered shadows, a signed distance function, and a month embedding vector, where the last version mentioned resulted in Planet-NeRF. Comparative evalua- tions reveal that Planet-NeRF outperforms prior models, particularly in refining seasonal predictions. This advancement contributes to the field by presenting a more effective approach for seasonal representation in satellite imagery analysis, offering promising avenues for future research in this domain.

Si les connaissances anatomiques supportent l’élaboration des techniqueschirurgicales, peu d’informations étaient disponibles sur l’anatomie et la physiologie del’innervation pelvi-périnéale. La détermination précise de l’origine, du trajet péri-viscéral, desrapports anatomiques avec les organes et les vaisseaux de voisinage et de la terminaison deces nerfs au niveau d’organes dont ils commandent la fonction était jusqu’alors peu accessibleaux techniques anatomiques classiques de dissection macroscopique sur sujet cadavérique.Dans le domaine de la chirurgie pelvienne pour cancer, l’amélioration de la qualité de vie desmalades passe par la préservation de ces structures nerveuses, la dimension fonctionnelle étantdésormais indissociable des impératifs carcinologiques. En effet, l’intégrité de ces nerfs estindispensable aux fonctions de continence sphinctérienne et de sexualité. Par ailleurs, lamajorité des travaux s’intéressant aux séquelles fonctionnelles postopératoires sont réaliséschez l’homme et très peu de travaux concernent exclusivement les femmes dont les troublessexuels sont plus difficiles à identifier. La réduction de ces troubles fonctionnelspostopératoires passe donc par une meilleure compréhension de l’anatomie nerveuse pelvipérinéale,qui peut être éclaircie par de nouvelles techniques d’étude / Anatomical knowledge is required for the development of surgical techniques,but little is known about the anatomy and physiology of innervation in the pelvic/perinealarea. The origin, perivisceral trajectory, anatomical relationships to organs and neighbouringvessels and of the endings of these nerves in the organs they control has not, to date, beeneasy to determine precisely by classical anatomical techniques based on the macroscopicdissection of cadavers. In the domain of pelvic cancer surgery, improvements in the quality oflife of patients are dependent on the preservation of these nervous system structures; themaintenance of function cannot be dissociated from oncological imperatives. Indeed, theintegrity of these nerves is essential for sphincter continence and sexual functions. Moststudies have focused on the functional sequelae of surgery in men. Very few studies havefocused exclusively on women, in whom sexual problems are more difficult to identify. Thereduction of such postsurgical functional problems thus requires a more completeunderstanding of the anatomy of the pelvic/perineal nervous system. This may be possiblethrough the use of new investigative techniques

L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf ) permet de détecter sur le cerveau entier des activations neuronales en réponse à un stimulus, par le biais de l'observation des modifications hémodynamiques occasionnées. En particulier, l'IRMf est un outil de choix pour l'étude des mécanismes de la stimulation cérébrale profonde et de la stimulation du nerf vague qui sont encore mal connus. Cependant, cette technique n'est pas facilement utilisable chez l'homme en raison des problèmes de sécurité vis-à-vis de l'action des champs magnétiques intenses utilisés en IRM au niveau des électrodes implantées. Les développements méthodologiques chez l'animal sont donc nécessaires. L'objectif principal de cette thèse est l'étude des mécanismes à distance de la stimulation du système nerveux central et périphérique par IRMf chez le rat. Nous présentons dans un premier temps les séquences IRM rapides utilisées en IRMf, comme l'Echo-Planar Imaging multishot, permettant d'imager le cerveau entier en 1 à 2 secondes seulement, ainsi que les différents problèmes posés par l'utilisation de ces séquences, comme les artefacts de susceptibilité magnétique. Le couplage des séquences développées durant cette thèse avec des mesures électrophysiologiques a notamment permis l'imagerie des réseaux épileptiques chez le rat. Dans un second temps, nous développons les problèmes posés par la préparation animale, particulière en IRMf de par le fait que le couplage neurovasculaire doit être préservé sous anesthésie afin de préserver les activations neuronales. Après comparaison avec les anesthésies à l'isoflurane et la kétamine, nous avons déduit que la médétomidine constituait un anesthésique de choix pour l'IRMf du rongeur, et précisons le protocole de préparation animale utilisé pour l'imagerie. De plus, les électrodes utilisées en stimulation intracérébrale induisent des artefacts importants en imagerie, et des électrodes constituées de matériaux amagnétiques sont nécessaires. Nous expliquons pourquoi nous avons choisi des électrodes en carbone, et présentons le protocole de fabrication utilisé. Nous avons ensuite validé ces développements méthodologiques par des expériences d'IRMf de challenges hypercapniques et de stimulation de la patte chez le rat. Puis nous avons conduit une étude IRMf approfondie des mécanismes d'action de la stimulation du nerf vague, en s'intéressant à la distinction entre activations neuronales et effets cardiovasculaires confondants par modélisation causale dynamique. Nous présentons aussi des résultats en IRMf de la stimulation électrique intracérébrale chez le rat. Plusieurs cibles ont été stimulées (noyau géniculé dorso-latéral, gyrus dentelé, striatum et thalamus), et des activations ont été obtenues à distance de l'électrode, conformément aux connaissances actuelles sur les connexions neuroanatomiques de ces noyaux. Ainsi, nous avons mis au point et validé l'IRMf du rat et son application à la stimulation électrique du système nerveux périphérique et central.