La surdité est l'un des déficits sensoriels les plus fréquents dans nos sociétés industrialisées. Parmi les pathologies de l'audition, les surdités de perception ou neurosensorielles sont les plus répandues. Les surdités de perception sont dues à un dysfonctionnement de la cochlée impliquant l'homéostasie ionique, la perte des cellules sensorielles et des neurones ganglionnaires. Alors qu'une altération de l'homéostasie ou que la perte de cellules sensorielles entraine immanquablement la survenue d'une surdité, l'impact de la perte de neurones ganglionnaires est mal connu.L'objet de cette thèse était d'évaluer l'impact des pertes neuronales sur l'audition. Pour ce faire, nous avons développé un outil pharmacologique capable de créer une perte sélective de neurones auditifs primaires, sans endommager les structures pré-synaptiques telles que les cellules sensorielles et la strie vasculaire. Pour ce faire, nous avons appliqué des doses croissantes de ouabaïne sur la membrane de la fenêtre ronde chez la gerbille. Les tests électrophysiologiques (produits de distorsions acoustiques, potentiel endocochléaire et potentiel d'action composite du nerf auditif) ont été réalisés avant et 6 jours après l'application de ouabaïne. A la fin des explorations fonctionnelles, les cochlées étaient prélevées et préparées pour réaliser des évaluations morphologiques en microscopie confocale et en microscopie électronique à transmission.Jusqu'à 80 µM, la ouabaïne n'entrainait aucun changement significatif des produits de distorsions acoustiques ce qui reflétait le bon fonctionnement des cellules ciliées externes, ni du potentiel endocochléaire témoin du fonctionnement normal de la strie vasculaire. En revanche, les mêmes concentrations de ouabaïne provoquaient une diminution dose-dépendante de l'amplitude du potentiel d'action composite du nerf auditif, étroitement associée à une perte de neurones ganglionnaires et de synapses afférentes. Si l'amplitude du potentiel d'action composite du nerf auditif constitue un bon indicateur du nombre et de l'état fonctionnel des neurones ganglionnaires et des synapses afférentes, ce n'est donc pas le cas pour les seuils audiométriques. En effet, ce n'était qu'avec une perte de 75 % des synapses afférentes et supérieure à 55 % des neurones ganglionnaires, qu'une élévation des seuils audiométriques était observée, après une perfusion de 80 µM de ouabaïne. A 100 µM de ouabaïne, l'élévation des seuils auditifs résultait de la perte cumulée des cellules sensorielles et de l'altération de la strie vasculaire, se surajoutant aux dommages neuronaux et synaptiques.L'ensemble de nos résultats montrait que l'application de ouabaïne sur la membrane de la fenêtre ronde chez la gerbille constitue un excellent modèle pour étudier l'impact de la perte sélective des neurones ganglionnaires sur la fonction auditive. Il apparaît aussi nécessaire de développer des outils d'investigation plus précis que le simple audiogramme pour évaluer les pertes neuronales chez l'homme. / Deafness is one of the most frequent sensory deficits in our industrialized societies. Among the auditory pathologies, sensorineural deafness is the most wide-spread. Sensorineural deafness is due to a dysfunction of the cochlea involving the ionic homeostasis, loss of sensory cells and spiral ganglion neurons. While an alteration of the homeostasis or the loss of sensory cells induce inevitably the appearance of deafness, the impact of spiral ganglion neuron loss is unknown.The object of this thesis was to estimate the impact of spiral ganglion neuron losses on the auditory function. We developed a pharmacological tool capable of creating a selective loss of spiral ganglion neurons, without damaging the presynaptic structures such as the sensory cells and the stria vascularis. To do this, we applied increasing doses of ouabain to the round window membrane in the gerbil. Electrophysiological evaluations such as the distortion product otoacoustic emissions, the endocochlear potential and the compound action potentials of the cochlear nerve were recorded before and 6 days after application of ouabain. At the end of the functional evaluations, the cochlea were removed and prepared for morphological evaluations using confocal microscopy and transmission electron microscopy.Our results showed that up to a concentration of 80 µM, ouabain did not induce any significant change of the amplitude of the distortion product otoacoustic emissions, which indicated a normal functional state of the outer hair cells, nor of the endocochlear potential which reflected an intact stria vascularis. On the other hand, the same concentrations of ouabain led to a dose-dependent decrease of the amplitude of the compound action potentials, which was strictly associated with a loss of spiral ganglion neurons and afferent synapses, as assessed by morpho-anatomical analyses. If the amplitude of the compound action potentials constitutes a good indicator of the number and the functional state of the spiral ganglion neurons and the afferent synapses, it is not the case for the audiometric thresholds. Indeed, a loss of 75 % of afferent synapses and more than 55 % loss of the ganglion neurons was necessary before an elevation of the audiometric thresholds was observed in the cochleae perfused with 80 µM ouabain. At 100 µM ouabain, the elevation of the auditory thresholds may result from the accumulated loss of sensory cells, damage to the stria vascularis, in addition to the loss of the spiral ganglion neurons and afferent synapses. All these results indicate that the application of ouabain onto the round window membrane in the gerbil is an excellent model to study the impact of the selective loss of the spiral ganglion neurons on hearing function. More generally, this study points towards the necessity of developing more precise tools, beyond the simple audiogram, for the investigation of auditory neuron loss in humans.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Contexte: La réponse synchrone des fibres auditives, évaluée à partir de l'onde I des potentiels d'action évoqués auditifs (PEA), ou à partir du potentiel d'action composite (PAC) du nerf auditif, est l'élément clé du dépistage des neuropathies auditives. De récentes études ont toutefois montré que le seuil et l'amplitude de cette réponse pouvaient être absolument normaux malgré une perte importante de fibres du nerf auditif. Dans ce travail de thèse, nous proposons une nouvelle méthode d'exploration fonctionnelle, potentiellement applicable à l'homme, rendant mieux compte du nombre et de l'intégrité des fibres du nerf auditif. Cette méthode a été évaluée à l'aide d'un modèle pharmacologique de neuropathie physiologiquement pertinent.Matériel et méthodes: Chez des gerbilles, une perte sélective de fibres auditives a été induite par application d'une faible concentration d'ouabaïne dans la niche de la fenêtre ronde de la cochlée. Cette neuropathie a ensuite été caractérisée par des comptages de synapses (immunohistochimie/imagerie confocale 3D) et l'enregistrement de l'activité unitaire de fibres du nerf auditif. Les PAC et l'activité soutenue du nerf ont été enregistrés 6 jours après l'application d'ouabaïne, à l'aide d'une électrode de recueil disposée dans la niche de la fenêtre ronde. Résultats: L'application d'ouabaïne induit une perte spécifique des fibres à basse activité spontanée (AS<0,5 potentiel d'action/sec) comme observé au cours du vieillissement et après une surexposition sonore. La disparition de cette population de fibres est indétectable à l'aide du PAC car leur réponse unitaire est à la fois retardée et désynchronisée. Par contre, l'amplitude de la réponse soutenue du nerf se révèle être un bien meilleur indicateur de la perte des fibres à basse activité spontanée. Pour aller plus loin, nous avons mis au point une méthode qui permet d'observer l'activité synchrone et soutenue du nerf auditif dans une même réponse. Cette approche rend compte des trois mécanismes de fusion vésiculaire (libération rapide, lente et soutenue) de la première synapse auditive.Conclusion: L'analyse de la réponse soutenue du nerf auditif est une approche fiable pour déterminer le nombre et le phénotype fonctionnel des fibres qui composent le nerf auditif. Cette méthode, applicable à l'homme, devrait améliorer le dépistage des neuropathies, avec une meilleure différenciation des atteintes d'origine synaptique et/ou neuronale.Mots clés: Cochlée, nerf auditif, potentiel d'action composite, activité soutenue du nerf auditif, enregistrement unitaires, ouabaïne, neuropathie / Background: The synchronous activation of the auditory nerve fibers (ANFs), is commonly studied through the compound action potential (CAP), or the auditory brainstem responses (ABR), to probe deafness in experimental and clinical settings. Recent studies have shown that substantial ANF loss can coexist with normal hearing threshold, and even unchanged CAP amplitude, making the detection of auditory neuropathies difficult. In this study, we took advantage of the round window neural noise (RWNN) to probe ANF loss in a physiologically-relevant model of neuropathy.Material and methods: ANF loss was induced by the application of ouabain onto the round window niche. CAP and RWNN of the gerbil's cochlea were recorded through an electrode placed onto the round window niche, 6 days after the ouabain application. Afferent synapse counts and single-unit recordings were carried-out to determine the degree and the nature of ANF loss, respectively. Results: Application of a low ouabain-dose into the gerbil RW niche elicits a specific degeneration of low spontaneous rate (SR) fibers, as shown by single-unit recordings. Simultaneous recordings (CAP/single-unit) demonstrate that low-SR fibers have a weak contribution to the CAP amplitude because of their delayed and broad first spike latency distribution. However, the RWNN amplitude decreases with the degree of synaptic loss. The RWNN method is therefore more sensitive than CAP to detect low-SR fiber loss, most probably because it reflects the sustained discharge rate of ANFs. Based on these data, we proposed a far-field method (Peri-stimulus time response-PSTR) to assess the fast, slow, and sustain vesicular release at the first auditory synapse.Conclusion: The round window neural noise is a faithful proxy to probe the degree and the SR-based nature of fiber loss. This method could be translated into the clinic to probe hidden hearing loss and orient the practitioner toward synaptopathy and/or neuropathy.Key words: Cochlea, auditory nerve, compound action potential, round window neural noise, single fiber recording, ouabain-induced neuropathy