Made available in DSpace on 2014-12-17T15:16:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LorennaMMS_DISSERT.pdf: 2596311 bytes, checksum: 93aade0bed81a85e048ee273d698ce3a (MD5) Previous issue date: 2013-12-16 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / A pr?tica mental (PM) ? um m?todo que vem mostrando benef?cios na reabilita??o de pacientes neurol?gicos, por?m, ainda n?o h? evid?ncias dos efeitos imediatos na marcha de indiv?duos com Doen?a de Parkinson (DP). OBJETIVO: Verificar os efeitos imediatos da PM na marcha de indiv?duos com DP. M?TODO: Foi realizado um ensaio cl?nico com 20 indiv?duos com DP Idiop?tica, com idade m?dia de 61,35 anos (DP=?9,26). A avalia??o compreendeu os aspectos sociodemogr?ficos, cl?nicos e antropom?tricos, o estado cognitivo, o n?vel de incapacidade f?sica, o n?vel de capacidade de deambula??o, a nitidez da imagem mental, a cinem?tica da marcha, a fun??o motora, as atividades de vida di?ria e a mobilidade. Os indiv?duos foram distribu?dos aleatoriamente em 2 grupos: 10 para o grupo experimental (GE) e 10 para o grupo controle (GC). As interven??es foram realizadas em uma ?nica sess?o. Inicialmente, ambos os grupos precisaram identificar as altera??es t?picas da marcha parkinsoniana e memorizar as etapas da marcha normal. Em seguida, o GE foi submetido a um protocolo de PM e pr?tica f?sica (PF) da marcha e o GC ? PF da marcha. Foram reavaliados 10 minutos, 1 dia e 7 dias ap?s o fim da sess?o ?nica. Os desfechos prim?rios foram comprimento da passada e tempo total do apoio e balan?o e os secund?rios foram amplitude de movimento do quadril, velocidade e desempenho no TUG Test. A normalidade na distribui??o dos dados foi verificada por meio do teste Shapiro Wilk. O Teste t e o Mann-Whitney foram usados para verificar a homogeneidade dos grupos no baseline. Uma ANOVA para medidas repetidas verificou a intera??o entre os grupos nos momentos observados. A Correla??o de Pearson verificou a correla??o entre vari?veis. RESULTADOS: N?o houve diferen?a significativa entre os grupos. Foi observado diferen?a apenas intragrupo com rela??o a velocidade, comprimento da passada, amplitude de movimento do quadril, desempenho no TUG Test, tempo total do apoio e do balan?o. CONCLUS?O: A PM n?o mostrou efeitos superiores ? PF na marcha de indiv?duos com DPI, sendo realizada em uma ?nica sess?o

Une importante proportion de formes atypiques de parkinsonismes a été rapportée en Guadeloupe en 1999. Il ressort des études épidémiologiques menées sur place, que tous les patients atteints étaient de grands consommateurs de produits alimentaires et médicinaux de la famille des Annonaceae, et plus particulièrement du genre Annona. De nombreux genres appartenant à cette famille renferment des molécules fortement cytotoxiques : les acétogénines d’Annonaceae. Leur présence dans les fruits d’Annona muricata a déjà été mise en évidence. Cependant, peu de données existent sur leur teneur en acétogénines dans ces fruits ou dans ceux d’espèces proches. Par ailleurs, bien que l’annonacine, acétogénine principale d’A. muricata soit neurotoxique in vivo, aucune donnée quantitative de son accès au cerveau n’est disponible. Nous nous sommes donc attachés au cours de ce travail, à développer des méthodes de dosage de l’annonacine par LC-MS/MS dans le plasma et le cerveau de Rat pour déterminer sa biodisponibilité et la fraction à tropisme cérébral, dans le but de comprendre pourquoi des molécules si fortement cytotoxiques n’entraînaient pas d’intoxication aigue lors de l’exposition alimentaire. Nous avons par ailleurs développé une méthode de quantification des acétogénines totales par 1H RMN dans des extraits bruts de fruits, appliquée à des lots d’A. muricata d’origines variées. Une méthode par LC-MS/MS a également été développée pour une description plus approfondie des acétogénines présentes dans des extraits bruts de fruits, appliquée à différents lots d’A. squamosa. Les fruits d’A. reticulata et d’A. glabra ont également fait l’objet d’investigations. Ces deux approches combinées ont contribué à améliorer l’estimation de l’exposition aux acétogénines dans le cadre de l’alimentation. / Abstract : A high proportion of atypical parkinsonisms was reported in French West Indies in 1999. Epidemiological studies pointed out an association with the consumption of fruits and medicinal herbs from Annonaceae of the Annona genera. Numerous Annonaceae members contain Annonaceous acetogenins (AAGs), which are highly cytotoxic molecules. They were found in the pulp fruit of Annona muricata. However, scarce only quantitative exist for this fruit and those of related species. Moreover, although annonacin, the major AAG of A. muricata proved neurotoxic in vivo, no quantitative data is available towards its distribution to the brain. We therefore developed a method for annonacin quantitation in Rat plasma and brain homogenate, in order to determine its bioavailability and the fraction reaching the brain, to understand why those highly cytotoxic molecules are not responsible for acute toxicity when fruits are ingested. We then developed a quantitation method for global estimation of AAGs in crude fruit extracts by 1H NMR, which we applied to the fruit pulp of A. muricata batches from diverse locations. An LC-MS/MS method was also developed for the qualitative study of AAGs. It was applied to different batches from A. squamosa fruits. The species A. reticulata and A. glabra were also examined. Those two approaches contributed in a better estimation of AAGs exposure by fruit consumption.

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Dans les Antilles françaises, une proportion anormalement élevée de parkinsonismes atypiques sporadiques – des tauopathies – est observée. Un lien avec la consommation de plantes de la famille des Annonaceae, en particulier Annona muricata L. (corossol) a été démontré. Les acétogénines d’Annonaceae, des inhibiteurs puissants du complexe I de la chaine respiratoire mitochondriale, sont considérées comme des toxines candidates. L’annonacine, une acétogénine représentative, majoritaire dans A. muricata, est neurotoxique in vitro et in vivo. L’Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments a exprimé ses doutes quant à ce problème de santé publique. Elle insiste sur l’importance d’évaluer l’exposition des consommateurs d’Annonaceae aux acétogénines, et de déterminer les paramètres pharmacocinétiques de ces molécules. Au cours de cette thèse, nous avons cherché à répondre à ces interrogations, avec l’annonacine pour modèle. Après l’analyse structurale d’acétogénines étalons, une méthode de déréplication puissante et innovante a été mise au point par CLHP-ESI-LTQ-Orbitrap® avec infusion post-colonne de lithium. Les profils complets des acétogénines d’extraits bruts issus d’un nectar d’A. muricata et d’un alcool d’Annona cherimolia Mill. (annone, chérimole) ont été élucidés, mettant en évidence une composition plus complexe et plus variée que celle envisagée dans la littérature. A. cherimolia n’avait pas été identifiée comme une source d’exposition jusqu’à maintenant. Des données quantitatives ont été obtenues par CLHP-DAD-MS, à partir d’une quinzaine d’échantillons de produits commerciaux, confirmant une exposition humaine importante à ces molécules par voie alimentaire, via des produits d’origines géographiques, de statuts et de modes d’obtention variés. Des travaux préliminaires d’étude du passage de l’annonacine à travers des membranes biologiques ont été amorcés (modèles de barrières intestinale – Caco-2 – et hémato-encéphalique – hCMEC/D3). Une étude de métabolisation de phase I de l’annonacine sur microsomes de foie de Rat a permis d'identifier 25 métabolites mono-hydroxylés par CLHP-ESI-LTQ-Orbitrap®. Seuls trois d’entre eux sont observés avec des microsomes humains. Ces métabolites ont été obtenus par hémisynthèse (bioconversion, catalyse par porphyrines) et leur structure a été déterminée. Les résultats montrent que cette étape de métabolisation n’est pas cruciale dans le devenir de l’annonacine, et ne peut expliquer de susceptibilité différentielle aux acétogénines. Après la présentation de rappels concernant les Annonaceae, les parkinsonismes et leurs formes atypiques guadeloupéennes et tropicales, puis d’aspects méthodologiques en spectrométrie de masse, nos travaux de phytochimie analytique, d’analyse métabolique, d’hémisynthèse et de détermination structurale sont présentés, et discutés en regard d’un problème de santé publique potentiellement large et préoccupant. / In the French West Indies, an unusually high proportion of atypical sporadic parkinsonisms - tauopathies - is observed. A link between these atypical parkinsonisms and the consumption of plants of the Annonacea family, Annona muricata L. (soursop) was demonstrated. The Annonaceous acetogenins are potent inhibitors of complex I of mitochondrial respiratory chain and are considered to be in vitro toxins candidate. The major acetogenin in Annona muricata, annonacin, is neurotoxic in in vitro and in vivo models. Afssa (Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments) expressed its concern regarding this public health problem. The Agency reports the importance of assessing consumers ‘exposure to Annonaceous acetogenins, and of determining the pharmacokinetic of these molecules. In this thesis, we sintended to answer these questions, with annonacine as a model. After the structural analysis of acetogenins standards, a powerful and innovative method of dereplication was developed by HPLC-ESI-LTQ-Orbitrap ® with post-column infusion of lithium. Complete acetogenins profile in crude extracts from nectar of A. muricata and from an alcohol of Annona cherimolia Mill. (Annona, cherimoya) were elucidated, revealing a more complex and more varied composition than that proposed in the literature. A. cherimolia had not been identified as a source of exposure to date. Quantitative data were obtained by HPLC-DAD-MS, from fifteen samples of commercial products, confirming an important human exposure to these molecules through food products of varied geographical origins, status and methods. Preliminary works to study ability of annonacin to cross biological membranes have been initiated (intestinal barrier models - Caco-2 - and blood-brain barrier - hCMEC/D3). A study of phase I metabolism of annonacin in rat liver microsomes allowed the identification of 25 mono-hydroxylated metabolites by HPLC-ESI-LTQ-Orbitrap®. Only three of them were observed with human microsomes. These metabolites were obtained by semisynthesis (bioconversion, porphyrin mediated catalysis) and their structure was determined. The results show that phase metabolism is not critical in the becoming of annonacin, and cannot explain a differential susceptibility of acetogenins. After a presentation of the Annonaceae family, of parkinsonism – including atypical and guadeloupean forms then of and methodological aspects of mass spectrometry, analytical phytochemistry of our work, metabolic analysis, semisynthesis and structure determination are proposed, and discussed in the context of a public health problem and potentially broad concern.

Les processus compensatoires qui accompagnent les atteintes du système dopaminergique (DA-ergic) nigrostrié illustrent les capacités adaptatives du cerveau adulte. Cette neuroplasticité permet le maintien de la transmission dopaminergique pendant un certain temps de sorte que les symptômes moteurs cardinaux de la Maladie de Parkinson (MP), qui se caractérise par une dégénérescence progressive des neurones DA-ergiques de la substantia nigra (SN), ne se manifestent qu'après une perte neuronale très importante. De ce fait, le diagnostic présymptomatique est une question cruciale pour le développement de traitements neuroprotecteurs. Un autre exemple de neuroplasticité est illustré par la production de nouveaux neurones dans le cerveau adulte (neurogenèse adulte). Cette neurogenèse s’observe principalement dans deux zones: le continuum zone sous-ventriculaire (SVZ)-bulbe olfactif (OB) et le gyrus denté (DG) de l'hippocampe, et se trouve altérée chez les patients parkinsoniens. Ces dernières années, le traitement chirurgical par la stimulation à haute fréquence (SHF) du noyau sous-thalamique (NST) s'est avéré être une option thérapeutique très efficace pour ces patients. Dans ce contexte, mon travail de thèse a été axé sur l’étude de la neuroplasticité dans différents modèles de la maladie de Parkinson et de son traitement avec les objectifs principaux: 1) Développer un modèle de MP présymptomatique; 2) étudier les mécanismes compensatoires impliquant le système nigrostrié; 3) Déterminer les effets de la SHF-NST sur la neurogenèse adulte dans la SVZ-OB et le DG.Dans la première étude, nous avons développé des modèles expérimentaux de la MP à différents stades, basés sur l’administration de MPTP chez la souris. Nous avons montré que le passage du stade avancé présymptomatique au stade symptomatique précoce correspondant au seuil d’atteinte des systèmes DA-ergiques associé à l’apparition des déficits moteurs, se caractérise par : (a) une diminution de DA dans les terminaisons striatales épargnées par la lésion; (b) une augmentation de DA et d’expression de la tyrosine hydroxylase dans les cellules de la SN; (c) une augmentation du renouvellement de la DA dans le striatum et une augmentation moindre dans la SN.La deuxième étude est basée sur un modèle de lésion DA-ergique extensive par injection intranigrale de 6-hydroxydopamine chez le rat, imitant les stades tardifs de la MP. Nous avons étudié séparément les étapes de prolifération et de survie des nouvelles cellules sur des animaux non lésés et des animaux lésés avec ou sans SHF subchronique (8 jours) du NST. Nous avons pu montrer une régulation spécifique des étapes de prolifération et de survie suite à la lésion dopaminergique, et des effets stimulateurs de la SHF du NST sur la survie des cellules néoformées, suggérant un effet neuroprotecteur de ce traitement. / The compensatory processes that accompany a lesion of the nigrostriatal dopaminergic (DA-ergic) system serve to maintain its function and illustrate adult brain neuroplasticity. The typical motor symptoms of Parkinson’s diseases (PD), characterized by progressive degeneration of DA-ergic neurons of substantia nigra (SN), appear only after substantial neuronal loss. Therefore presymptomatic diagnosis is a crucial issue for future neuroprotective therapies. Another good manifestation of neuroplasticity is adult neurogenesis, known to persist in two areas: the subventricular zone (SVZ) – the olfactory bulb (OB) continuum, and the dentate gyrus (DG) of the hippocampus, and to be altered in PD. In recent years, the surgical treatment by high frequency stimulation (HFS) of the subthalamic nucleus (STN) has proven to be an efficient therapeutic option for PD patients. In this context, my PhD work was focused on neuroplasticity under the functional deficiency of the nigrostriatal DA-ergic system (parkinsonism) and its treatment with the following main objectives: 1 - Develop a model of presymptomatic parkinsonism; 2 - study compensatory mechanisms in nigrostriatal system; 3 - Characterize the effects of subchronic STN HFS on adult neurogenesis. In the first part, we have developed models of presymptomatic parkinsonism based on MPTP administration in mice, as defined by sub-threshold DA depletion and degeneration of DA-ergic axons in the striatum followed by a loss of DA-ergic cell bodies in the SN (advanced presymptomatic stage). In the early symptomatic stage, these parameters reach a threshold that is associated with the appearance of motor deficiency. We have shown that the transition from the advanced presymptomatic stage to the early symptomatic stage is characterized by: (a) a decrease of DA content in surviving DA-ergic axons in the striatum; (b) an increase of DA content and TH-expression in surviving neuronal cell bodies in the SN; (c) an increase of DA turnover in the striatum and much less increase in the SN. The last part of my work is based on extensive DA lesion in rats, using intranigral 6-hydroxydopamine injection mimicking late PD stages, to determine a possible effect of STN-HFS on adult neurogenesis. We have completed series of animals with DA lesion either sham implanted or subsequently treated for 8 days by STN-HFS to be compared with unlesioned rats, and studied selective phases of neurogenesis: proliferation and survival. This study demonstrates selective regulation of cell proliferation and survival following DA depletion and provides the first evidence that prolonged STN-HFS might have a neuroprotective action as shown by the selective increase in survival of newly formed cells following this treatment.

<p>The ß-carbolines norharman and harman structurally resemble the synthetic compound 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) that is known for its ability to damage neuromelanin-containing dopaminergic neurons of the substantia nigra and thereby induce parkinsonism. MPTP is, however, not normally present in the environment whereas the ß-carbolines are present in cooked food and tobacco smoke. </p><p>In this thesis it was demonstrated that norharman and harman had affinity to melanin and were retained in neuromelanin-containing neurons of frogs up to 30 days post-injection (the longest survival time examined). It was also demonstrated that norharman induced neurodegeneration, activation of glia cells and motor impairment in mice. Furthermore, this compound induced ER stress and cell death in PC12 cells. An in vitro model of dopamine melanin-loaded PC12 cells was developed in order to study the effect of melanin on norharman-induced toxicity. In this model, melanin seemed to attenuate toxicity induced by low concentrations of norharman. After exposure to the highest concentration of norharman, melanin clusters were disaggregated and there was an increased expression of stress proteins and caspases-3, known to be involved in apoptosis.</p><p>The polycyclic aromatic hydrocarbon, 7,12-dimethylbenz[<i>a</i>]anthracene was demonstrated to have a CYP1A1-dependent localization in endothelial cells in the choroid plexus, in the veins in the leptomeninges and in the cerebral veins of mice pre-treated with CYP1-inducers. </p><p>These results demonstrate that the distribution of environmental compounds could be influenced by the presence of neuromelanin and expression of CYP enzymes in the brain and that norharman may induce neurotoxic effects in vivo and in vitro.</p>

The ß-carbolines norharman and harman structurally resemble the synthetic compound 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) that is known for its ability to damage neuromelanin-containing dopaminergic neurons of the substantia nigra and thereby induce parkinsonism. MPTP is, however, not normally present in the environment whereas the ß-carbolines are present in cooked food and tobacco smoke. In this thesis it was demonstrated that norharman and harman had affinity to melanin and were retained in neuromelanin-containing neurons of frogs up to 30 days post-injection (the longest survival time examined). It was also demonstrated that norharman induced neurodegeneration, activation of glia cells and motor impairment in mice. Furthermore, this compound induced ER stress and cell death in PC12 cells. An in vitro model of dopamine melanin-loaded PC12 cells was developed in order to study the effect of melanin on norharman-induced toxicity. In this model, melanin seemed to attenuate toxicity induced by low concentrations of norharman. After exposure to the highest concentration of norharman, melanin clusters were disaggregated and there was an increased expression of stress proteins and caspases-3, known to be involved in apoptosis. The polycyclic aromatic hydrocarbon, 7,12-dimethylbenz[a]anthracene was demonstrated to have a CYP1A1-dependent localization in endothelial cells in the choroid plexus, in the veins in the leptomeninges and in the cerebral veins of mice pre-treated with CYP1-inducers. These results demonstrate that the distribution of environmental compounds could be influenced by the presence of neuromelanin and expression of CYP enzymes in the brain and that norharman may induce neurotoxic effects in vivo and in vitro.