L'apprentissage moteur est un type d'apprentissage procédural représenté par l'acquisition progressive d'une habileté motrice ou sensorimotrice. Ce genre d'apprentissage implique des expositions répétées à une tâche ou à une situation invariable. Les substrats anatomiques sous-jacents à l'apprentissage moteur sont de mieux en mieux documentés. Certains auteurs suggèrent que le striatum est impliqué dans un processus de modification des programmes moteurs en fonction des paramètres de la situation. Des résultats obtenus au cours des dernières années suggèrent un rôle déterminant de la dopamine dans ce processus d'apprentissage. Les deux articles proposés dans le cadre de cette thèse visent à préciser ce phénomène en étudiant le rôle du système dopaminergique nigrostrié dans l'apprentissage moteur. Le premier article évalue les capacités d'apprentissage moteur de patients schizophrènes traités soit avec de l'halopéridol (un antipsychotique classique) ou avec de l'olanzapine (un antipsychotique atypique). Les capacités d'apprentissage de ces patients sont évaluées par l'entremise d'une tâche de poursuite rotative. Les résultats obtenus sont mis en relation avec une mesure in vivo du niveau de saturation des récepteurs dopaminergiques D₂ du striatum. Le niveau de saturation des récepteurs dopaminergiques est évalué grâce à un examen tomographique par émission monophotonique (TEMP) couplé à l'administration d'Iodine 123-iodobenzamide (¹²³ I-IBZM). Les résultats obtenus montrent que les capacités d'apprentissage moteur des patients traités avec halopéridol sont affectées en comparaison de celles de sujets contrôles. Aucune différence n'est remarquée lorsque la performance des patients traités avec olanzapine est comparée à celle des sujets du groupe contrôle. Dans le groupe halopéridol, une corrélation significative est observée entre les déficits d'apprentissage moteur et le niveau d'occupation des récepteurs D₂ du striatum. Dans le second article, l'impact de la médication dopaminergique sur les capacités d'adaptation sensorimotrice de patients parkinsoniens est étudié. Les patients sont évalués avec et sans leur régime habituel de lévodopa à un délai test re-test de 24 heures. Cette étude permet de préciser le rôle de la déplétion dopaminergique nigrostriatale. Sur le plan fonctionnel, cette étude s'intéresse également à l'hypothèse d'une implication dopaminergique striatale dans le processus d'inhibition des anciens mouvements au profit des nouveaux, qui sont mieux adaptés. Les résultats obtenus montrent que les patients persistent à effectuer les mouvements anciens lorsqu'ils sont privés de lévodopa. Ces sujets s'adaptent peu à la tâche malgré les essais répétés. Ce phénomène n'apparaît pas si le traitement dopaminergique est réinstauré. De façon générale, les résultats obtenus dans le cadre de ces études montrent un lien direct et un rôle prépondérant de la dopamine striatale dans l'apprentissage de séquences motrices et dans l'adaptation sensorimotrice. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Apprentissage moteur, Apprentissage de séquences motrices, Adaptation sensorimotrice, SPECT, Dopamine, Récepteurs D2, Striatum, Schizophrénie, Maladie de Parkinson, Neuroleptiques, Lévodopa.

Amyotrofisk Lateral Skleros, ALS, är en neurologisk sjukdom vilken leder till att samtliga kroppens muskler förtvinas och dör. Då sjukdomen saknar bot blir all behandling symptomatisk och individuellt anpassad för varje enskild persons behov. I denna systematiska litteraturstudie har det sökts efter olika sätt att stötta denna patientgrupp då syftet att belysa hur vi som personal kan hjälpa och stötta personer med ALS relaterad dysfagi och andningsproblem till en så bra tillvaro som möjligt skulle belysas.Författarna har funnit att omvårdnaden sällan sätts i fokus. Det är istället de lösningar som tar bort symtomet som fått fokus i flertalet av de artiklar som granskats. Att hjälpa dessa personer till trygga och oberoende människor som kan fortsätta att leva istället för som många av artiklarna visade då det gjordes insatser som ledde till att personerna blev mer bundna till sina anhöriga och sina vårdare.

Ce mémoire présente une revue bibliographique et des données sur les bases comportementales et neurophysiologiques de l'apprentissage de comportement séquentiels chez le primate

L'hypothèse du liage temporel par synchronie suscite un intérêt important en neurobiologie, car elle permet d'expliquer comment différentes structures du cerveau peuvent établir entre elles un lien fonctionnel, en rapport avec une fonction cognitive. Cependant, il n'existe pas de modèle permettant de faire communiquer différents groupes de neurones par le biais de leurs émissions. <br /><br />Nous avons développé un modèle de réseau de neurones impulsionnels, dont la topologie est modifiée par un algorithme évolutionniste. Le critère de performance utilisé pour l'algorithme évolutionniste est évalué par l'intermédiaire du comportement d'un individu contrôlé par un réseau de neurones impulsionnels, et placé dans un environnement virtuel. L'utilisation du neurone impulsionnel, ayant la propriété de détection de synchronie, oblige l'évolution à construire un système utilisant cette propriété au niveau global, d'où l'émergence de la synchronisation neuronale à large-échelle. Les propriétés topologiques et dynamiques du réseau de neurones ne sont pas prises en compte dans le calcul de la performance, mais sont étudiées a posteriori, en comparant les individus avant et après évolution. <br /><br />D'une part, grâce aux outils de la théorie des réseaux complexes, nous montrons l'émergence d'un certain nombre de propriétés topologiques, notamment la propriété de réseau ``petit-monde''. Ces propriétés topologiques sont similaires à celles observées au niveau de l'anatomie des systèmes nerveux en biologie. D'autre part, au niveau de la dynamique, nous établissons que la propriété de synchronisation neuronale à large-échelle, résultant de la présentation d'un stimulus, est présente chez les individus évolués. Pour ce faire, nous nous appuyons sur les outils classiquement utilisés en électrophysiologie, et nous les étendons pour pouvoir interpréter la grande quantité de données obtenue à partir du modèle. <br /><br />Le modèle montre que l'on peut construire des réseaux de neurones basés sur l'hypothèse du liage temporel en ayant recours à l'évolution artificielle, en se basant sur un critère de performance écologique, c.à.d. le comportement de l'individu dans son environnement. D'autre part, les outils développés pour l'analyse des propriétés du modèle peuvent être utilisés dans d'autres domaines, en premier lieu en électrophysiologie. En effet, à cause des progrès techniques sur les enregistrements électrophysiologiques, la quantité de données se rapproche singulièrement de celle issue du modèle.

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Untersucht wurde die mögliche Rolle von Adenosin-5´-Triphosphat (ATP) als extrazelluläres Signalmolekül im Neostriatum der Ratte. Zum Einsatz kam die patch-clamp Methode, adaptiert für Ableitungen aus akuten Hirnschnitten. Bereits bekannt war, dass ATP exzitatorische postsynaptische Ströme an GABAergen, striatalen Projektionsneuronen („medium spiny“ Neurone) hemmen konnte. Nun sollten die verantwortlichen Mechanismen hinter diesem Effekt aufgeklärt werden. Es zeigte sich, dass exogen zugeführtes ATP zunächst zu Adenosin metabolisiert werden musste, um seine Wirkung ausüben zu können. Ein Teil dieses Effektes war, vermittelt über präsynaptische Adenosin A1-Rezeptoren, einer Hemmung der striatalen Glutamat-Freisetzung geschuldet. Neu war, dass auch die „medium spiny“ Neurone selbst funktionelle A1-Rezeptoren exprimierten. Aktiviert durch lokal gebildetes Adenosin vermittelten diese eine Hemmung der Leitfähigkeit von Glutamat-Rezeptoren des N-Methyl-D-Aspartat (NMDA) Subtyps. Unter physiologischen Bedingungen mag dieser Mechanismus der Begrenzung der Informationsweiterleitung über die GABAergen Projektionsneurone dienen. Striataler Glutamat-Exzess mit Überaktivierung von NMDA-Rezeptoren ist ein Charakteristikum der Huntington´schen Erkrankung. Eine Adressierung der A1 Rezeptoren als therapeutische Option im Rahmen dieser Basalganglienerkrankung scheint daher prinzipiell möglich.

Les récentes évolutions en microélectronique nécessitent une attention particulière lors de la conception d'un circuit. Depuis les noeuds technologiques de quelques dizaines de nanomètres, les contraintes de consommation deviennent prépondérantes. Pour répondre à ce problème, les concepteurs se penchent aujourd'hui sur l'utilisation d'architectures multi-coeurs hétérogènes incluant des accélérateurs matériels dotés d'une grande efficacité énergétique. Le maintien des spécifications d'un circuit apparait également essentiel à l'heure où sa fabrication est de plus en plus sujette à la variabilité et aux défauts. Il existe donc un réel besoin pour des accélérateurs robustes. Les architectures neuromorphiques, et notamment les réseaux de neurones à impulsions, offrent une bonne tolérance aux défauts, de part leur parallélisme massif, et une aptitude à exécuter diverses applications à faible coût énergétique. La thèse défendue se présente sous deux aspects. Le premier consiste en la conception d'un neurone analogique robuste et à son intégration dans un accélérateur matériel neuro-inspiré à des fins calculatoires. Cet opérateur mathématique à basse consommation a été dimensionné puis dessiné en technologie 65 nm. Intégré au sein de deux circuits, il a pu être caractérisé dans l'un d'entre eux et ainsi démontrer la faisabilité d'opérations mathématiques élémentaires. Le second objectif est d'estimer, à plus long terme, l'impact des nouvelles technologies sur le développement de ce type d'architecture. Ainsi, les axes de recherches suivis ont permis d'étudier un passage vers un noeud technologique très avancé, les opportunités procurées par des Through-Silicon-Vias ou encore, l'utilisation de mémoires résistives à changement de phase ou à filament conducteur.

Ce travail a pour but de mettre au point des nouvelles méthodes pour la recherche avancée sur les cellules souches et les cellules cancéreuses. Nous avons d'abord développé une méthode de patch pour la culture et la différentiation des cellules souches pluripotentes induites humain (hiPSCs) "hors sol". Ce patch de culture est constitué des monocouches de nanofibres réticulées de gélatine sur un support en nid d'abeilles pour assurer un minimum de contact de matériel exogène et un maximum de perméabilité. Puis, nous avons démontré la formation des tissues cardiaques et des neurones moteurs sur le patch, partis de colonies des hiPSCs en forme d'embryoïdes et de monocouches respectivement. Nous avons également développé un dispositif microfluidique avec filtre intégré pour isoler les cellules tumorales circulantes (CTCs), montrant une haute performance de capture en termes d'efficacité, de sélectivité et de viabilité cellulaire. Enfin, nous avons évalué l'effet de drogue anticancéreuse à la formation des sphéroïdes tumoraux en utilisant des multi-puits d'agarose micro-fabriqués. Tous ensembles, nous avons progressé dans la micro-ingénierie vers des applications à grande échelle. / This work aimed to provide new tools and methods that can be used for advanced studies of stem cells and cancer cells. We first developed a patch method for off-ground culture and differentiation of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs). The culture patch we proposed consists of crosslinked monolayer gelatin nanofibers on a honeycomb frame to ensure minimal exogenous material contact and maximum permeability. Then, we demonstrated the formation of cardiac tissue constructs and motor neurons on the patch, started from embryoid-body like and monolayer hiPSC colonies, respectively. We also developed a microfluidic device with integrated filter for isolation of circulating tumor cells (CTCs), showing high capture performances in terms of efficiency, selectivity and cell viability. Finally, we evaluated the anti-cancer drug effect on the formation of tumor spheroids by using microfabricated agarose multi-wells. All together, we progressed in micro-engineering toward large scale applications.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de récepteurs membranaires. Ils contrôlent de nombreux processus physiologiques et leurs implications dans de nombreuses pathologies fait de cette famille une cible de près de 30% des médicaments. Cependant nombre d'entre eux sont orphelins et/ou possèdent des fonctions inconnues, constituant ainsi un réservoir important de cibles pharmacologiques.Afin de déterminer quelles peuvent être les applications thérapeutiques des RCPG, il faut être capable d'identifier les tissus dans lesquels ils s'expriment et ont des effets biologiques. Pour cela, nous avons développé une approche de PCR quantitative à haut débit permettant l'étude de l'ensemble des gènes codants les RCPG murin.Nous avons tout d'abord recherché tous les endoRCPG de souris et pour chacune des séquences identifiées un couple d'amorces a été synthétisé.Nous avons ensuite utilisé cette banque d'amorces dans deux modèles de différenciation cellulaire. La culture primaire de neurones granulaires du cervelet et une lignée de préadipocytes.Nous nous sommes appuyés sur l'hypothèse suivante : si l'expression d'un RCPG varie au cours d'un phénomène particulier, c'est qu'il est possiblement impliqué dans la régulation de celui-ci.Nous avons donc dans un premier temps identifié les endoRCPG dont l'expression variait au cours de la différenciation cellulaire. Dans un deuxième temps nous avons testé par des approches pharmacologiques et de biologie cellulaire l'implication de ces récepteurs dans la régulation des divers aspects de la différenciation cellulaire des modèles étudiés. / G protein-coupled receptors (GPCRs) constitute the largest family of membrane receptors and control numerous physiological processes. Accordingly, ~45% of drugs used to treat human pathologies target a GPCR. However, a number of GPCRs are orphans and/or involved in unknown functions, which makes GPCRs an attractive reservoir of pharmacological targets.To identify novel therapeutic applications of GPCR ligands, it is necessary to identify organs in which GPCRs are expressed and have biological effects. To that end, we developed a high-throughput, real-time PCR approach to quantify each and every murine GPCR transcripts. We first established a census of all endo-GPCRs, i.e. those GPCRs having an endogenous ligand, encoded in the murine genome. We then designed and validated a primer pair for each identified sequence.We used this primer collection in 2 models of cell differentiation, namely primary cultures of cerebellar granule neuroblasts and the preadipocyte 3T3-L1 cell line. Our basic premise in this approach is that changes in the expression levels of a GPCR in a given biological phenomenon is an indication that this GPCR might be functionally relevant to the biological process under study.We first focused on GPCRs whose expression changed during cellular differentiation, which enabled the identification of candidate GPCRs in this phenomenon. Using pharmacological and genomic tools, we tested the implication of those candidates in various aspects of cell differentiation. In particular, we performed a detailed study of the role of the F2r thrombin receptor and Gprc5a orphan receptor in preadipocyte proliferation.

La mise en place des circuits neuronaux est un processus complexe et précisément régulé. Une atteinte de ce processus est à l'origine de diverses pathologies neurodéveloppementales telles que la schizophrénie ou les troubles du spectre autistique, désordres psychiatriques partageant une altération des fonctions cognitives. Le récepteur 6 de la sérotonine (récepteur 5-HT6), notamment connu pour son implication dans la migration neuronale, s'est révélé être une cible thérapeutique de choix dans le traitement des symptômes cognitifs associés à la schizophrénie mais aussi à des pathologies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer. Cependant la signalisation déclenchée par le récepteur 5-HT6 n'explique pas entièrement son implication dans les processus neurodéveloppementaux. Mon travail de thèse a donc visé à comprendre les mécanismes de signalisation engagés par le récepteur 5-HT6 au cours du développement neuronal. La réalisation d'un crible protéomique a permis de montrer que le récepteur 5-HT6 interagissait avec plusieurs protéines cruciales dans le développement neuronal comme la protéine Cdk5 et sa cible WAVE-1. J'ai ensuite pu démontrer qu'en plus de son rôle dans la migration, le récepteur 5-HT6 contrôlait de façon agoniste-indépendante l'élongation des neurites par un mécanisme impliquant la phosphorylation de son domaine C-terminal par la kinase Cdk5 et l'activation de la RhoGTPase Cdc42. La seconde partie de mon travail a visé à mettre en évidence le rôle du récepteur 5-HT6 dans la formation des épines dendritiques et à comprendre l'implication de la protéine WAVE-1, cible de Cdk5, dans ce processus. Les résultats obtenus au cours de ma thèse apportent de nouveaux éléments quant au contrôle des processus neurodéveloppementaux par le récepteur 5-HT6. Ce récepteur apparaît donc comme une cible thérapeutique de choix dans les atteintes neurodéveloppementales en contribuant au développement des circuits cognitifs en relation avec la physiopathologie des troubles du spectre autistique ou de la schizophrénie. / Brain circuitry patterning is a complex, highly regulated process. Alteration of this process is affected gives rise to various neurodevelopmental disorders such as schizophrenia or Autism Spectrum Disorders (ASD), which are both characterized by a wide spectrum of deficits. Serotonin 6 receptor (5-HT6 receptor), which is known for its implication in neuronal migration process, has been identified as a key therapeutic target for the treatment of cognitive deficits observed in schizophrenia, but also in neurodegenerative pathologies such as Alzheimer's disease. However, the signalling mechanisms knowned to be activated by the 5-HT6 receptor do not explain its involvement in neurodevelopmental processes. My thesis project therefore aimed at characterizing the signalling pathways engaged by 5-HT6 receptor during neural development. A proteomic approach allowed me to show that the 5-HT6 receptor was interacting with several proteins playing crucial roles in neurodevelopmental processes such as Cdk5 or WAVE-1. I then demonstrated that, besides its role in neuronal migration, the 5-HT6 receptor was also involved in neurite growth through constitutive phosphorylation of 5-HT6 receptor at Ser350 by associated Cdk5, a process leading to an increase in Cdc42 activity. The second part of my work aimed at understanding the role of 5-HT6 receptor in dendritic spines morphogenesis, and the involvement of WAVE-1 and Cdk5 in this process. These results provide new insights into the control of neurodevelopemental processes by 5-HT6 receptor. Thus, 5-HT6 receptor appears to be a key therapeutic target for neurodevelopmental disorders by contributing to the development of cognitive circuitry related to the pathophysiology of ASD or schizophrenia.