Cette thèse a comme objectif l’étude des processus de plasticité du réseau bulbo-spinal respiratoire après une lésion spinale cervicale unilatérale en C2, qui induit une interruption de la majorité des fibres respiratoires. Cette étude est réalisée par une approche de traçage de voies, couplée à une approche immunohistochimique, biochimique et électrophysiologique.La lésion latérale chronique induit dans la région sus-lésionnelle C1/C2 une diminution du nombre de fibres bulbo-spinales marquées et de la surface de la substance blanche. Nous observons cependant une augmentation du nombre de fibres repoussant dans la substance grise, y compris de terminaisons axonales, ainsi qu’une augmentation du nombre de neurones respiratoires se projetant vers les noyaux phréniques en C3/C4. Suite à la lésion, une sous-population de neurones respiratoires axotomisés exprime des marqueurs de réponse post-lésionnelle.Ces processus de plasticité pourraient contribuer à la récupération fonctionnelle. / The aim of this thesis was to study the anatomical and cellular plasticity processes of bulbospinal respiratory pathways after a unilateral cervical spinal injury C2, which leads to an interruption of the respiratory fibers. This study used an approach of anterograde and retrograde labeling, coupled with immunohistochemical, biochemical and electrophysiological methods.The chronic lateral lesion induced in sus-lesional area C1/C2 a decreased of number of bulbospinal fibers and a decreased white matter, but an increased number fibers sprouting in the gray matter, including axon terminals, and an increased number of respiratory neurons projecting to the phrenic nuclei in C3/C4. Following the lesion, a sub-population of axotomized respiratory neurons express markers of cell body post-lesion response. These processes of plasticity could contribute to functional recovery.

Les faibles capacités régénératives intrinsèques du système nerveux central, après la survenue de lésions traumatiques ou l'apparition de maladies neuro-dégénératives, ont orienté les recherches vers des thérapies basées sur l'utilisation de cellules souches dans le but de régénérer le tissu cérébral. Cependant, des limitations éthiques et techniques associées aux cellules souches embryonnaires, fœtales ou neurales chez l'adulte restreignent leur utilisation en clinique humaine. À la recherche d'une source alternative, nous nous sommes intéressés à des cellules souches adultes peu connues, provenant du chorion d'un tissu nerveux périphérique en perpétuel renouvellement : les cellules souches de la lamina propria olfactive, localisée dans la cavité nasale. Ces cellules multipotentes ont été décrites comme un sous-type de cellules souches mésenchymateuses, présentant de fortes capacités prolifératives et neurogéniques. En utilisant un premier modèle murin d'amnésie induit par lésion excito-toxique des hippocampes, nous avons montré que des cellules souches olfactives humaines, greffées dans les zones lésées ou dans le liquide céphalo-rachidien, i) s'installent et adoptent un phénotype neuronal, ii) rétablissent la circulation d'informations au sein des réseaux neuronaux défectueux et iii) permettent une récupération des capacités d'apprentissage et de mémorisation. Suite à ces résultats très encourageants, le premier objectif de cette thèse a été de mieux faire connaître ces cellules souches adultes auprès de la communauté scientifique. / The brain displaying poor regenerative capacities, exogenous stem cell-based therapy has been proposed as an attractive strategy to regenerate cerebral tissue after acute injuries or neurodegenerative disorders. However, ethical and technical issues, associated with embryonic, fetal or adult neural stem cells, limit their use in human medicine. In search of alternative candidates, we focused our attention on adult stem cells, located in a peripheral nervous tissue: the nasal stem cells sited in the olfactory lamina propria. These multipotent stem cells have been characterized as a member of the mesenchymal stem cell superfamily, displaying strong proliferative and neurogenic properties. Recently, using a mouse model of amnesia induced by excito-toxic lesions of hippocampal neurons, we demonstrated that olfactory stem cells, grafted in lesioned areas or into the cerebrospinal fluid, i) migrate and differentiate into neuron-like cells, ii) contribute to the restoration of local neuronal networks and iii) promote recovery of learning and memory abilities. In line with these promising results, the first aim of the current thesis was to promote the use of these adult stem cells by the scientific community. For this purpose, we published an article and a book chapter in which we demonstrated that they are suitable for autologous cell therapy in humans. Using an audiovisual document, we showed that these cells i) can be safely obtained in humans, under local anesthesia, without any loss of smell and ii) are easily and quickly amplifiable in vitro.

Dans mes travaux de thèse, je me suis intéressé à la fonction de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et son impact dans le développement de médicaments à visée du système nerveux central (SNC). Cependant, plusieurs obstacles limitant le processus de développement de nouveaux médicaments ont été identifiés. Parmi eux, une faible biodisponibilité cérébrale est reconnue pour être un facteur limitant majeur. Malgré ce constat, la biodisponibilité et la pharmacodynamie cérébrales sont souvent inconnues ou globalement négligées durant le processus de développement des médicaments. Actuellement, 3 méthodes permettent d'explorer la pharmacocinétique cérébrale in vivo, à savoir l'analyse du liquide céphalorachidien, la tomographie par émission de positron et la microdialyse cérébrale. Chaque approche présente certaines contraintes, la première fournit des informations restreintes, la seconde est coûteuse et limitée à une utilisation principalement académique, la troisième est souvent réalisée sur des modèles rongeurs rendant la transposabilité des données à l’homme complexe. Le projet de recherche réalisé s’est articulé autour de cette problématique et a suivi deux axes de développement. Le premier s’est orienté sur l’étude du passage dans le contexte particulier de la maladie de Parkinson. Le second aborde le manque de modèles pertinents utilisables lors du développement d’un nouveau médicament et présente une solution possible, la microdialyse intracérébrale sur macaque vigile. Les études en lien avec la maladie de Parkinson ont mis en évidence que premièrement, les statines sont inefficace dans le traitement des dyskinésies lévodopa induites chez les patients parkinsoniens. Cet échec peut être en partie explicable par une biodisponibilité cérébrale insuffisante du principe actif. Deuxièmement, la fonction de BHE est modifiée sur le modèle de référence de la maladie de Parkinson, le macaque traité au 1-méthyle 4-phényl 1,2,3,6-tétrahydro pyridine (MPTP). Le travail réalisé selon le second axe démontre la faisabilité de l’échantillonnage du liquide extracellulaire cérébral sur macaque vigile par microdialyse. / While working on my thesis, I focused on the function of the blood-brain barrier (BBB) and its impact in drug development to target the central nervous system (CNS). However, several obstacles that slow down the process of developing new successful drugs have been identified. Among several factors, the poor brain bioavailability is acknowledged as a primary limiting factor. Despite this statement, both brain bioavailability and brain pharmacodynamic are either unknown or globally overlooked during the drug development process. Currently, 3 methods allow exploring in vivo brain pharmacokinetic: cerebral spinal fluid sampling analysis, Positron Emission Tomography imaging and brain microdialysis. Each approach has its own constraints, the first provides restricted information, the second is expensive and limited to a mainly academic use, and the third is often carried out on rodent models making the transferability of data in complex man. The research project is focused on this issue and followed two paths of development. The first is focused on the study of the crossing in the particular context of Parkinson's disease. The second addresses the lack of appropriate model used in the development of a new drug and presents a possible solution, intracerebral microdialysis in awake macaque. Studies linked with Parkinson's disease show that statins has proved ineffective in the treatment of levodopa-induced dyskinesia in parkinsonian patients. This failure can be explained in part by insufficient brain bioavailability of the active compound. Secondly, in macaques treated with 1-methyl 4-phenyl 1,2,3,6-tetrahydro pyridine (MPTP), the gold standard model of Parkinson's disease, the BBB is modified. The work done along the second axis shows the feasibility of sampling brain extracellular fluid by microdialysis in awake macaque.

L’objectif général de cette thèse est d’étudier dans les mouvements complexes, les propriétés psychophysiques de flexibilité d’un programme moteur suite à une perturbation inattendue et certaines de ses bases neurales. Pour ce faire, trois études comportementales et une étude en imagerie par résonance magnétique fonctionnelles ont été menées. (1)Les principaux résultats de notre première étude démontrent que lors de la réalisation de mouvements complexes, après un déplacement inattendu de la cible visuelle, des corrections motrices peuvent apparaître très rapidement en une centaine de millisecondes dans les muscles de la jambe et du bras. De telles latences pourraient indiquer que les corrections motrices rapides à partir des entrées visuelles pourraient être générées grâce à des boucles corticales de bas niveaux. (2) Lors d’un déplacement imprévu de la cible visuelle pendant l’exécution d’un mouvement complexe dirigé, les temps de correction sont significativement corrélés entre certaines paires de muscles, indépendamment de leur localisation anatomique ou de leur ordre d’apparition dans la séquence temporelle de recrutement musculaire. Ces résultats suggèrent que le système nerveux central est capable d’utiliser des synergies motrices fonctionnelles et complexes lors de la génération de corrections motrices. (3) Lorsque la taille de la cible est modifiée de manière imprévisible pendant l’exécution du plan moteur initial, la durée du mouvement augmente, indépendamment de la variabilité de la précision terminale du mouvement de pointage. Ce résultat suggère que les retours sensori-moteurs et une représentation en (quasi) temps réel de la vitesse de l’effecteur sont utilisés pour générer et contrôler le déplacement de la main. (4) Enfin, lors d’une tâche de rattrapés de balles répétitifs, en manipulant les conditions de prédiction a priori de la masse des balles utilisées, la dernière étude de ce travail expérimental démontre qu’un réseau cérébelleux bilatéral, impliquant les lobules IV, V et VI, est très majoritairement impliqué dans les processus de calcul de l’erreur sensori-motrice. Dans les boucles corticales classiques impliquées dans la flexibilité motrice, le cervelet est engagé dans la génération de l’erreur sensori-motrice. Néanmoins, il semblerait que d’autres boucles de plus bas niveaux puissent être également employées afin de générer des corrections motrices très rapides. La coordination entre ces différentes boucles reste à être étudiée plus précisément. / The main objective of this thesis is to study the motor flexibility in complex movements when an unexpected event makes the initial motor plan inefficient. In this way, three kinematic and electromyographic studies and a fourth with functional magnetic resonance imaging were realized. (1)The main result of the first study clearly demonstrate that during complex movements express motor corrections in the upper and lower limbs, with latency responses of less than 100 ms, were revealed by contrasting electromyographic activities in perturbed and unperturbed trials. Such findings could indicate that visual on-going movement corrections may be accomplished via fast loops at the level of the upper and lower limbs and may not require cortical involvement. (2) When an unexpected target jump occurred, correction times were strongly correlated together for some pairs of muscles independently of their occurrences during the motor sequence and independently of the location of the muscles at the anatomical level. This second study suggests that the CNS re-programs a new motor synergy after the target jumps in order to correct the on going reaching movement. (3) When the target size is varied during the initial motor plan execution, the movement duration can increase independently of the variability of the final endpoint. These results suggests that when the speed-accuracy trade-off is unexpectedly modified, terminal feedbacks based on intermediate representations of the endpoint velocity are used to monitor and control the hand displacement. (4) Finally, when catching a falling ball and the possibility of prediction about the ball weight was manipulated, the last study of this thesis showed that both the right and left cerebellum is engaged in processing sensory–motor errors, and more particularly the lobules IV, V and VI. For classical loops involved in motor flexibility, sensory-motor errors are processed within the cerebellum. However, some shorter sub-cortical loops seem also to be involved for faster motor corrections. The coordination between these different loops needs to be explained more precisely.

La fibrillation atriale (FA) est l’arythmie cardiaque la plus couramment rencontrée en pratique clinique. Sa pathophysiologie étant encore mal connue, elle est difficile à traiter. Plusieurs paramètres ont été décrits comme impliqués dans l’initiation de la fibrillation atriale ; cependant, les mécanismes précis d’initiation de la fibrillation atriale ne sont pas élucidés. Dans cette étude, des approches histologiques, biochimiques, transcriptomiques et génétiques seront abordées afin d’identifier les substrats intervenant dans l’initiation de la fibrillation atriale humaine. Ainsi, il a été mis en évidence des cellules interstitielles de type Cajal au sein des manchons myocardiques des veines pulmonaires pouvant être à l’origine des foyers ectopiques, une possible origine embryonnaire précoce via l’absence d’expression du gène pitx2 chez les patients en fibrillation atriale, une surexpression des voies du système nerveux autonome à la fois adrénergique et cholinergique, une modification du flux potassique du courant IKs via une intervention des protéines régulatrices KCNE et de protéines du cytosquelette musculaire. De plus, une des complications de la fibrillation atriale est la survenue d’accidents vasculaires cérébraux ; il a été montré dans cette étude une surexpression au niveau de l’oreillette gauche du facteur Von Willebrand chez les patients en fibrillation atriale ainsi qu’une augmentation du VEGF sérique dans la forme paroxystique de la fibrillation atriale. Ces nouvelles données permettent d’accroître les connaissances de la fibrillation atriale et d’envisager par la suite la possibilité de nouvelles stratégies thérapeutiques plus efficaces. / Atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmia encountered in clinical practice. As its pathophysiology is still poorly understood, it is difficult to treat. Several parameters have been described as involved in the initiation of atrial fibrillation, but the precise mechanisms of initiation of atrial fibrillation are not understood. In this study, histological, biochemical, genetic and transcriptomic approaches have been performed in order to identify the substrates involved in the initiation of human atrial fibrillation. Thus, it has been demonstrated presence of interstitial cells Cajal-like in myocardial sleeves of pulmonary veins that may be the cause of ectopic foci, a possible early embryonic origin through lack of expression of the pitx2 gene in atrial fibrillation patients, overexpression of the autonomic nervous system to both adrenergic and cholinergic pathways, a change in the flow of potassium current IKs through intervention of KCNE regulatory proteins and cytoskeletal muscle protein. In addition, a complication of atrial fibrillation is the occurrence of stroke. It has been shown at left atrial level an overexpression of Von Willebrand factor in patients with atrial fibrillation and an increase of serological VEGF in paroxysmal subtype of atrial fibrillation. These new data allow completing the knowledge on atrial fibrillation and subsequently considering the possibility of new therapeutic strategies that could be more effective.

Nos travaux ont porté sur la mise au point de synthèse de nouveaux dérivés β-substitués β-hydroxy aspartates : Inhibiteurs du transport du glutamate dans le système nerveux centrale (SNC). Ces analogues d'aspartates ont été caractérisés par différentes méthodes spectroscopiques (RMN-1H, RMN-13C et HRMS) et leur pureté énantiomérique a été confirmée par analyses HPLC chirale et des mesures de pouvoir rotatoire. Ce manuscrit est organisé en trois chapitres : la première partie présente un point bibliographique sur le système glutamatergique dans le SNC, en rappelant les différents récepteurs et transporteurs du glutamate dans ce système ainsi leurs agonistes et antagonistes spécifiques.Puis, nous avons décrit un aperçu sur les différentes synthèses de dérivés aspartates β-substitués et leurs activités inhibitrices vers les transporteurs du Glu dans le SNC.Afin d'avoir une grande diversité dans la structure les dérivés β-substitués β-hydroxy aspartates et réduire le temps de préparation et le nombre d'étapes de synthèse, nous avons développé dans la troisième partie de ce manuscrit deux stratégies originales et récentes pour préparer des dérivés -substitués -hydroxy aspartates via une aminohydroxylation asymétrique de Sharpless, qui est considérée comme l'étape clé dans cette synthèse.Enfin, Les résultats préliminaires de tests biologiques sur les dérivés β-substitués β-hydroxy aspartates protégés montrent que ces composés ne présentent aucune toxicité vers les cellules nerveuses de l'hippocampe de rat. L'étude de la cytotoxicité et l'activité inhibitrice de dérivés β-substitués β-hydroxy aspartates totalement déprotégés vis à vis du transport du glutamate dans le SNC sont actuellement en cours. / Our work focused on the development of synthesis of originals β-substituted β-hydroxy aspartates derivatives: Inhibitors of glutamate transport in the central nervous system (CNS).These analogs of aspartate have been characterized by various spectroscopic methods (1H-NMR, 13C-NMR and HRMS) and their enantiomeric purity was confirmed by chiral HPLC analysis and D measurement.This manuscript is organized into three chapters: the first part presents a bibliographical point of the glutamatergic system in CNS, recalling the different receptors and glutamate transporters in this system and their specific agonists and antagonists.Then, we described an overview of the various syntheses of β-substituted aspartates derivatives and their inhibitory activities toward glutamate transporters in CNS.In order, to have a great diversity in the structure of β-substituted β-hydroxy aspartates derivatives and reduce preparation time and the number of synthetic steps, we have developed in the third part of this manuscript two recent and original strategies for prepare β-substituted β-hydroxy aspartates derivatives via asymmetric aminohydroxylation Sharpless, who is considered the key step in this synthesis. Finally, preliminary results of biological tests on optically pure aspartates derivatives showed no toxicity to nerve cells of the rat hippocampus. The study of the inhibitory activity of these derivatives towards transport of glutamate in CNS is currently underway.

But de l’étudeL’atrésie intestinale est une anomalie congénitale définie par une perte de la continuité digestive. Malgré une restauration chirurgicale précoce de cette continuité, surviennent durant les premiers mois de vie des troubles de la motilité digestive et des surinfections bactériennes chez un tiers des patients. Ces troubles fonctionnels étaient attribués jusque là principalement à des altérations du système nerveux entérique. Le but de cette étude était de confirmer cette hypothèse mais également d’élargir le champ des explorations aux autres composants du tube digestif.Matériel et méthodesLe modèle animal de l’atrésie chez le rat initialement décrit dans notre équipe a été utilisé pour caractériser les anomalies d’expression génique par transcriptomique. L’étude portait également sur la maturation digestive chez des fœtus de rat contrôle entre un stade de développement embryonnaire E15 et E21. Des modifications en amont et en aval de l’obstruction ont été étudiées en prélevant deux segments successifs de 1 cm par cette approche globale transcriptomique puis précisées par RT-PCRq et confirmées par des techniques immunohistochimiques et de microscopie électronique. RésultatsChez les fœtus témoins, l’expression génique montre une décroissance physiologique pour le SNE et une augmentation pour les systèmes neuroendocrine et épithélial de E15 à E21. Concernant les fœtus avec atrésie, les modifications concernent quasi exclusivement le segment d’amont avec une augmentation du calibre intestinal, de l’épaisseur musculaire et une accélération globale de la maturation. Une redistribution des sous types neuronaux est constatée dans le segment d’amont ainsi qu’une augmentation de l’expression du système neuro endocrine. Pour ces deux systèmes, le segment d’aval est peu modifié. Des modifications importantes du système épithélial sont observées en amont comme en aval avec pour conséquence probable une altération de la barrière intestinale et du système anti infectieux.ConclusionCes résultats montrent que les changements prédominent dans le segment en amont de l’atrésie alors que le segment d’aval était parfois considéré comme le plus pathologique. De plus, il a été retrouvé des changements inattendus du système neuroendocrine et épithélial qui sous tendent une implication non exclusive du SNE. D’autres recherches sont nécessaires pour confirmer ces données et les exploiter dans une démarche thérapeutique. / Aim of the studyIntestinal atresia is a rare congenital affection with postoperative motility disorders, leading sometimes to death. Previous related studies mainly focused on enteric nervous system (ENS) alterations as it was identified to cause abnormal peristalsis. The aim of the study was to expertise the underlying pathological conditions of intestinal atresia using a global approach, before focusing on ENS and neuroendocrine cells in order to precise the presumptive involvement of the different layers of the intestinal wall.MethodsPreliminary transcriptomic approach was elected to screen global gene expression involved in intestinal development and atresia-linked disorders in the rat model previously described by our team. Rat embryos were assigned to atretic group and controls embryos at different stages of development ED15, ED17, ED19 and ED21. Two successive intestine samples of 1 cm were harvested in the proximal segment and in the distal one. The pattern of gene expression was further assessed by immunohistochemistry, electron microscopy and RT-qPCR. Main resultsA physiological decrease in gene expression for enteric nervous system markers and an increase for neuroendocrine and epithelial system was observed on controls from stages ED15 to ED21. Regarding affected embryos, structural modifications concerned the proximal segment with increased muscular layer and a significant disruption including global accelerated maturation was observed in the proximal segment with increased gene expression of neuroendocrine system. Distal segment was comparable to controls for the two systems. Important modifications were noted concerning the epithelial system with consequent abnormalities of the gut barrier and anti infectious functions.ConclusionsFetal intestinal obstruction results in a disrupted gut development predominant in the proximal segment. The distal segment and the ENS were poorly concerned by theses changes. Neuroendocrine and epithelial cells underwent significant unexpected changes, supporting the evidence that ENS do not play an exclusive role in the pathways of intestinal motility disorders.

La fibrillation atriale est l'arythmie cardiaquela plus fréquente. Les études sur les modèles animaux ont fourni beaucoup de renseignements sur les mécanismes de cette arythmie, mais, à ce jour, nous ne disposons pas de modèle animal d'arythmie atriale spontanée.Nous avons cherché à développer un modèle d'arythmie atriale spontanée chez le rat et àidentifier les mécanismes physiopathologiques de ces arythmies. Nous avons également cherché àévaluer la présence et la sévérité de l'inflammation et de la dysfonction endothéliale, impliquées dansla survenue des complications de la fibrillation atriale comme les accidents vasculaires cérébraux, chezles patients avec fibrillation atriale. Nous avons également constaté des niveauxélevés de facteur de croissance endothélial vasculaire et de facteur von Willebrand chez les patientsavec fibrillation atriale par rapport aux contrôles. Ces résultats suggèrent un profil spécifique du risquethromboembolique en fonction de la forme clinique de l'arythmie et mettent en évidence une évolutionparallèle de la fibrillation atriale et de la dysfonction endothéliale.Ce nouveau modèle animal permettra d'étudier les mécanismes physiopathologiques desarythmies atriales et d'évaluer de nouveaux agents thérapeutiques dans un cadre qui reproduitfidèlement la présentation clinique de l'arythmie / Atrial fibrillation is the most prevalent form of cardiac arrhythmia. Studies in animal modelshave provided important insights into arrhythmia mechanisms. However, to date, we do not dispose ofanimal models of spontaneous atrial arrhythmia.Thus, we aimed to develop a model of spontaneous atrial arrhythmia in rats and to assesspathophysiological mechanisms of these arrhythmias by using a multidisciplinary approach. We alsoaimed to assess the presence and the extent of inflammation and endothelial dysfunction, incriminatedin atrial fibrillation-related complications such as stroke, in atrial fibrillation patients.The animal study describes the first animal model of spontaneous atrial arrhythmias. We alsoprovide evidence that multiple mechanisms participate in arrhythmia occurrence in this model,particularly autonomic imbalance with relative vagal hyperactivity, left atrial endocardial fibrosis, anddecreased left atrial expression of the Pitx2 gene. In our clinical study, we found high levels ofvascular endothelial growth factor and von Willebrand factor in atrial fibrillation patients compared tosinus rhythm controls. These results suggest specific thromboembolic risk patterns according to theclinical form of arrhythmia and highlight a parallel evolution of atrial fibrillation and endothelialdysfunction. These results add new insights into the understanding of atrial arrhythmias. This new animalmodel could facilitate studies of pathophysiological mechanisms involved in atrial arrhythmias andallow assessment of efficacy and toxicity of therapeutic agents in a setting that faithfully reproducesthe clinical presentation of the arrhythmia

Le glutamate est accumulé dans des vésicules synaptiques par des transporteurs vésiculaires du glutamate appelés VGLUT1-3. VGLUT1 et VGLUT2 sont utilisés par les neurones glutamatergiques «classiques» corticaux et sous-corticaux. VGLUT3 est présent dans des sous-populations de neurones utilisant d’autres neurotransmetteurs que le glutamate. Dans la cochlée, VGLUT3 permet la transmission glutamatergique entre les cellules ciliées internes et les neurones du nerf auditif. Le travail mené par l’équipe du Pr Puel a permis de découvrir l’implication de VGLUT3 dans une pathologie héréditaire de l’audition chez l’Homme. Une mutation p.A211V du gène codant VGLUT3 humain est responsable d’une surdité progressive à transmission autosomique. Il s’agit de la première mutation d’un VGLUT associé à une pathologie humaine. Mon travail de thèse a consisté à caractériser l’impact de cette mutation sur le SNC d’une lignée de souris exprimant cette mutation. Nous avons observé que cette mutation avait des effets complexes sur VGLUT3. La mutation p.A211V entraine une baisse marquée de l’expression de VGLUT3 dans les terminaisons nerveuses qui semble liée à une dégradation accélérée de VGLUT3. 20% d’expression résiduelle de VGLUT3 suffisent à assurer la majeure partie des fonctions du transporteur. L’activité de VGLUT3 ne semble donc pas être linéairement corrélée à son expression. De plus, la réduction de VGLUT3 au niveau des synapses semble s’accompagner d’une réduction du nombre de vésicules VGLUT3-positives et d’une réduction du nombre de copies de VGLUT3 par vésicule. Dans l’ensemble, mon travail de thèse a permis d’acquérir une meilleure connaissance de la régulation de VGLUT3. / Glutamate is the major excitatory neurotransmitter in the Central Nervous System (CNS) and is accumulated into synaptic vesicles by proton-dependent transporters named VGLUT1-3. VGLUT1 and VGLUT2-positive neurons are respectively found in cortical and subcortical glutamatergic neurons. In contrast, VGLUT3 is localized in a small population of neurons using other neurotransmitter than glutamate i.e.: cholinergic interneurons in the striatum, subpopulation of GABAergic interneurons in the hippocampus and cortex and serotoninergic neurons. Furthermore, VGLUT3 is also expressed by sensory inner hear cells (IHCs).In the cochlea, VGLUT3 accumulates glutamate into synaptic vesicles of the IHCs. A mutation of the gene that encodes VGLUT3 is responsible for a progressive, high-frequency deafness. It is the first mutation of a VGLUT that was demonstrated to be responsible for a human pathology.We investigated the effects of the p.A211V mutation on VGLUT3 in the CNS of a mouse line expressing this mutation. We observed that this mutation had complex effects on VGLUT3. The p.A211V mutation causes a 80% decrease of VGLUT3 in nerve endings. 20% residual expression of VGLUT3 is sufficient to fulfill most part of its functions. Contrary to prevailing views, VGLUT3 global activity is not linearly correlated to VGLUT3 quantity. Futhermore, VGLUT3 reduction seems to be associated with a diminution of VGLUT3-positive vesicles accompanied by an homogenous reduction of VGLUT3 copy number per vesicle.Overall, my thesis allowed to acquire a better understanding of the regulation of VGLUT3. This work will deepen our understanding of the involvement of VGLUTs in various pathologies.

Le corps humain possède une grande redondance musculo-squelettique, se traduisant par une infinité de coordinations musculaires possibles pour produire un effort résultant. Lors d'un mouvement, le système nerveux central est confronté à la gestion de cette redondance. A travers l’analyse de cohérence entre les signaux électromyographiques, ce travail de thèse étudie le rôle fonctionnel du couplage intermusculaire et explore la contribution des mécanismes nerveux impliqués dans la régulation de la redondance musculaire en termes de contrôle de l’activité des muscles agonistes, et antagonistes impliqués dans le phénomène de co-contraction. Nos résultats ont révélé que le couplage intermusculaire entre deux muscles agonistes est modulé en présence de fatigue et en fonction de l’expertise sportive. De plus, le couplage entre muscles agonistes et antagonistes dépend des contraintes mécaniques et du rôle fonctionnel des muscles, et semble directement lié au niveau de co-contraction. La cohérence intermusculaire est modulée dans plusieurs bandes de fréquence, témoignant de l’implication de différentes commandes centrales communes d’origines spinales et supra-spinales. Nos conclusions amènent à penser que la coordination musculaire est en partie contrôlée par des commandes nerveuses communes dont la contribution est modulée suivant les propriétés fonctionnelles des muscles concernées, pour s’adapter de manière optimale aux contraintes internes ou externes de la tâche. Les travaux déjà engagés proposent de contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents l’altération de la fonction motrice chez des patients cérébro-lésés. / The human motor system is characterized by high musculoskeletal redundancy, implying that a given resultant effort can result from infinity of feasible muscle coordinations. During a movement, the central nervous system has to manage such redundancy. Through coherence analysis between electromyographic signals, this thesis work aims at investigating the functional role of intermuscular coupling and at better understanding the contribution of central nervous mechanisms responsible for the regulation of muscle redundancy, in terms of agonist muscle activity and also antagonist muscles activity involved in co-contraction. Our results revealed that intermuscular coupling between agonist muscles is modulated according to both the fatigue level and the training status. We also showed that the coupling between agonist and antagonist muscles depends on the mechanical configuration and functional role of muscle pairs, and seems directly related to co-contraction. The modulation of intermuscular coherence occurs in several frequency bands, suggesting the involvement of different common central drives of spinal and supra-spinal origins according to task constraints. Taken together, our results lead us to conclude that common neural drives take part in the control of muscular coordination, with different relative contribution according to the functional properties of recruited muscles, in order to optimally adapt to both internal and external task contraints. Work already undertaken proposes to provide a better understanding of the mechanisms underlying impairment of motor function in brain-injured patients.