Contexte. La création d'une fistule artérioveineuses (FAV) chez les patients atteints d'insuffisance rénale chronique (IRC) a des effets néfastes sur le profil central de l'onde de pouls, suggérant l'augmentation de la rigidité artérielle. Le but de la présente étude est d'évaluer de manière prospective l'effet de la création d'une FAV sur la rigidité artérielle. Méthode. Trente et un patients atteints d'IRC stade 5 ont subi une évaluation hémodynamique avant et 3 mois après la création d'une FAV. La pression artérielle (PA), l'analyse centrale et carotidienne du profil de l'onde de pouls et la vitesse de l'onde de pouls (VOP) carotido-fémorale et carotido-radiale ont été étudiées. Le test-t de Student et le test de Wilcoxon ont été utilisés pour comparer les paramètres hémodynamiques pré-FAV et post-FAV , le cas échéant. Pour déterminer l'association entre les variables, des corrélations de Pearson ainsi que des régressions linéaires simples et multiples ont été utilisées. Résultats. Après la création de la FAV, la PA périphérique et la PA centrale ont diminué, sans changements significatifs de la fréquence cardiaque (FC) ou de la pression puisée. La VOP carotido-fémorale (VOPc-f) a diminué de 13,2 ± 4,1 à 11,7 ± 3,1 m/s (P < 0,001). L'indice d'augmentation centrale a monté de 20,8% ± 11,5 à 23,7% ±11,6, à la limite de la signifiance statistique (P = 0,08). Le ratio de viabilité sous-endocardique a diminué de façon significative (153 % ± 34 versus 143 % ± 32, P < 0,05), principalement comme conséquence de la diminution de l'indice de temps de la pression diastolique (ITPD), sans modification significative de la durée diastolique. La réduction de la VOPc-f s'explique par les changements de la PA moyenne et de la FC (R =0,29). La réduction de l'ITPD était liée à des changements de la PA diastolique centrale et de la PA fin systolique centrale (R = 0,87). L'amélioration significative de la rigidité aortique est principalement le résultat de la réduction relative de la VOPc-f dans le sous-groupe de patients ayant une valeur basale de la VOPc-f supérieure à la valeur médiane de 13 m/s. Conclusion. La création de la FAV est associée à une amélioration passive de la rigidité aortique, en particulier chez les patients avec artères plus rigides. Cette amélioration de la rigidité artérielle pourrait être bénéfique pour le système cardiovasculaire.

La goutte est une maladie inflammatoire avec dépôt de cristaux d'urate de sodium au niveau de l'articulation. Au cours de ce projet, nous avons démontré que les cristaux en contact avec l'os avaient une interaction fonctionnelle. Cette interaction modifie de façon significative certaines fonctions de formation de l'ostéoblaste telle la production de phosphatase alcaline et l'ostéocalcine, ainsi que la sécrétion de certains éléments impliqués dans la régulation du remodelage tel la PGE2> l'IL-6 et l'IL-8. L'interaction cristaux-ostéoblastes modifie aussi l'adhérence des neutrophiles, premières cellules arrivées au site inflammatoire, aux ostéoblastes.

La hernie diaphragmatique congénitale (HDC) est une pathologie très complexe résultant d'une malformation de l'une ou l'autre des coupoles diaphragmatiques. Conséquemment, cette ouverture permet, durant la vie f?tale, une migration céphalique des viscères abdominaux vers la cavité thoracique. La présence de ces viscères dans le thorax compromet la croissance normale des poumons, contribuant ainsi à l'apparition d'une hypoplasie et d'une hypertension pulmonaires. Les endothélines (ETs), quant à elles, sont de très puissants peptides vasoconstricteurs et promitogènes. Par conséquent, bien que plusieurs autres facteurs puissent être mis en cause dans la HDC, les ETs doivent être considérées dans la physiopathologie de la HDC. Cette thèse a pour but d'étudier le rôle potentiel de composantes spécifiques du système ET dans la physiopathologie de la HDC. Nos premiers travaux, effectués à l'aide d'un modèle expérimental de HDC induite chimiquement, ont démontré que l'inhibition anténatale des enzymes de conversion des ETs promeut la survie néonatale et atténue l'hypoplasie pulmonaire dans la HDC. Nos travaux effectués à l'aide d'un modèle expérimental de HDC induite chirurgicalement, quant à eux, ont montré que le blocage aigu des récepteurs A des ETs (ETA) améliore le profil cardio-pulmonaire d'agneaux nouveau-nés avec HDC. Ces travaux ont également démontré que les récepteurs des ETs subissent une modulation pulmonaire rapide à la suite de l'administration périnatale d'un tel antagoniste sélectif de ETA. D'un autre côté, nous avons démontré que ce même composé affecte promptement et dramatiquement l'expression de l'ARNm de la protéine C du surfactant par les pneumocytes de type II chez l'agneau nouveau-né. Globalement, nos résultats démontrent un rôle tant anténatal que périnatal du système ET dans la hernie diaphragmatique expérimentale. Toutefois, bien qu'un effet bénéfique indéniable de l'atrasentan fut observé chez l'agneau nouveau-né avec HDC, nos résultats suggèrent que le système ET joue un plus grand rôle dans la genèse des processus physiopathologiques impliqués dans la HDC plutôt que dans le maintien de ceux-ci à la naissance. À cet égard, la détermination d'un tel rôle du système ET pourrait mener à une meilleure compréhension de la physiopathologie de la HDC, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle avenue pour l'élaboration de thérapeutiques adaptées à cette pathologie très complexe.

La sténose aortique calcifiante est l'une des valvulopathies les plus prévalentes dans les pays à haut revenu. C'est une maladie caractérisée par le remodelage fibro-calcique progressif des feuillets valvulaires aortique, conduisant à l'obstruction de l'éjection ventriculaire gauche, la détérioration de la structure et de la fonction cardiaque, et ultimement le décès en l'absence de traitement. Actuellement, il n'existe pas de traitement non-invasif pour la sténose aortique; la chirurgie de remplacement valvulaire ou l'implantation transcathéter demeurent les seuls traitements disponibles pour les stades avancés de la maladie. Les évidences accumulées au cours des deux dernières décennies démontrent que la sténose aortique n'est pas une simple maladie avec une problématique purement d'ordre mécanique. Au contraire, la pathophysiologie de la sténose aortique est très complexe et hautement régulée par de multiples mécanismes cellulaires et moléculaires. Ces mécanismes semblent être divisés en deux phases : i.) une phase d'initiation présentant des similitudes avec l'athérosclérose, et ii.) une phase de propagation et de progression impliquant, entre autres, l'altération du métabolisme osseux et/ou phosphocalcique, ainsi que la minéralisation valvulaire aortique active. Dans l'avenue du développement de pharmacothérapies efficaces pour prévenir le développement et/ou la progression de la sténose aortique, il est primordial d'approfondir les connaissances sur les mécanismes pathologiques impliqués dans la progression de la maladie. Dans le cadre des travaux de cette thèse de doctorat, deux grands enjeux peuvent être définis : i.) identifier les facteurs associés à la progression plus rapide de la sténose aortique, afin de mieux comprendre la pathophysiologie de la maladie valvulaire, et ii.) améliorer la stratification du risque dans la sténose aortique, en identifiant les prédicteurs d'évènements cliniques adverses, mais aussi les facteurs axés sur les patients ainsi que leurs changements durant la progression de la maladie. / Calcific aortic stenosis is one of prevalent heart valve diseases in high-income countries. Calcific aortic stenosis is a disease characterized by progressive fibro-calcific remodeling of aortic valve leaflets, leading to left ventricular outflow tract obstruction, deterioration of cardiac structure and function, and ultimately death without treatment. Currently, a non-invasive treatment for aortic stenosis is not available; surgical valve replacement or transcatheter implantation remain the only treatments available for patients with advanced disease stages. The evidences accumulated over the past two decades demonstrates that aortic stenosis is not a simple disease with a purely mechanical problem. Rather, the pathophysiology of aortic stenosis is extremely complex and highly regulated by multiple cellular and molecular mechanisms. These mechanisms seem to be divided into two phases: i.) an initiation phase with similarities to atherosclerosis, and ii.) a propagation and progression phase involving, among other, the alteration of bone and/or calcium phosphate metabolism, as well as active aortic valve mineralization. In the perspective to develop efficient pharmacotherapies able to prevent the development and/or progression of aortic stenosis, it is crucial to extend our knowledge on the pathological mechanisms involved in the disease progression. In the present doctoral thesis, two main challenges can be defined: i.) to identify the factors associated with faster progression rate of aortic stenosis, which may help to better understand the pathophysiology of the valve disease, and ii.) to improve risk stratification of patients with aortic stenosis, by identifying the predictors of adverse clinical events, but also patient-related factors and their changes during disease progression.

L'interleukin-l (IL1), une cytokine pro-inflammatoire majeure, possède trois récepteurs dont deux, le récepteur fonctionnel (récepteur type I) et le récepteur de leurre de l'ILl (récepteur type II), présentent un dérèglement au niveau de leurs expressions chez les femmes atteintes d'endométriose. Un de nos objectifs de recherche a été de vérifier si la protéine accessoire de l'ILl (ILlRAcP) présentait également une aberrance de son expression chez les femmes souffrant d'endométriose comparativement à celles ne présentant pas la maladie. D'autre part, nous avons regardé in vitro l'effet de la sous-expression du récepteur type II dans les cellules endométriales afin d'étudier les modifications fonctionnelles pouvant favoriser leur développement ectopique. Nos résultats montrent que la protéine accessoire de l'ILl (ILlRAcP) est également exprimée différemment chez les femmes atteintes de la maladie. De même, il semble que la sous-expression du récepteur type II joue un rôle dans la physiopathologie de l'endométriose.

La migration des éosinophiles dans la muqueuse bronchique est une caractéristique importante de l'asthme. Différentes protéases contribuent à la migration: la MMP-9, l'uPA et la plasmine. Notre groupe a déjà démontré que d'autres protéases sont possiblement impliquées dans le processus. Cette étude vise à documenter l'expression de l'«eosinophil serine protease» (esp)-l par l'éosinophile et à étudier le rôle de l'esp-l dans la migration de l'éosinophile. Les éosinophiles expriment l'esp-l, tant en ARNm qu'en protéine. Les expériences de migration des éosinophiles et les essais enzymatiques n'ont pas permis d'établir que l'esp-l est importante dans la migration. Les sujets normaux et asthmatiques expriment de façon similaire l'esp-l et l'expression de la protéase n'est pas modulée par les médiateurs inflammatoires utilisés. Le rôle de l'esp-l dans la biologie de l'éosinophile demeure encore inconnu. / Migration of eosinophils to bronchial mucosa is a main feature of asthma. Different proteases contribute to migration: MMP-9, uPA and plasmin. Our group has demonstrated that other proteases are possibly involved in this process. This study aims to document the expression of eosinophil serine protease (esp)-l by eosinophils and study the role of esp-1 in eosinophil migration. Eosinophils express esp-1 at mRNA and protein levels. Eosinophil migration experiments and enzymatic assays failed to establish that esp-1 is involved in migration. Eosinophils from normal and asthmatic subjects similarly express esp-1, and the expression of the protease is not modulated by the inflammatory mediators we used. Consequently, the role of esp-1 in eosinophil biology is still unknown.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018 / L’hypercholestérolémie familiale (HF), causée par une mutation dans le gène du récepteur LDL (RLDL), constitue une des dyslipoprotéinémies primaires les plus fréquentes dans le monde et au Québec. La principale manifestation de cette maladie consiste en des concentrations accrues de cholestérol-LDL (C-LDL). Du côté des dyslipoprotéinémies secondaires, la dyslipoprotéinémie associée à la résistance à l’insuline (RI), caractérisée, entre autres, par une hyperlipidémie postprandiale, est l’une des plus fréquentes. Ces deux anomalies lipidiques induisent le développement de l’athérosclérose et de maladies cardiovasculaires. L’objectif général des travaux présentés dans cette thèse était d’étudier les mécanismes physiopathologiques influençant la sévérité phénotypique des dyslipoprotéinémies associées à l’HF et à la RI ainsi que les effets d’approches cliniques diverses dans la prise en charge de ces maladies lipidiques. Au niveau de la dyslipoprotéinémie associée à l’HF, l’association entre les concentrations plasmatiques de la proprotéine convertase subtilisine/kexine de type 9 (PCSK9) et la sévérité phénotypique de cette dyslipoprotéinémie, telle que mesurée par les concentrations de C-LDL, Lp(a) et d’apolipoprotéine (apo) B (totale et B-48), a d’abord été étudiée. Chez des patients avec une HF hétérozygote, des associations positives entre les concentrations plasmatiques de PCSK9, de CLDL, de Lp(a) et d’apo B totale, mais pas d’apo B-48, ont été observées, et ce, indépendamment du génotype du R-LDL. Par la suite, les mécanismes cardioprotecteurs et les déterminants de l’efficacité de l’aphérèse des lipoprotéines (AL) ont été étudiés dans le traitement de l’HF homozygote. L’AL consiste à délipider le plasma à l’aide d’un système extracorporel. Il a été documenté que l’AL n’a qu’un impact limité sur l’expression sanguine des gènes impliqués dans la santé cardiovasculaire. L’impact différentiel de deux systèmes d’AL sur les concentrations plasmatiques de lipoprotéines contenant l’apo B et autres molécules associées à la santé cardiovasculaire (p.ex. protéines inflammatoires et d’adhésion cellulaire) a aussi été décrit. Enfin, les associations entre les concentrations de triglycérides plasmatiques pré-AL, le génotype du R-LDL et l’efficacité de cette thérapie ont été documentées pour la première fois. Ces nouvelles évidences supportent des traitements d’AL plus intensifs chez les patients avec HF homozygote porteurs de mutations nulles dans le R-LDL et/ou présentant une hypertriglycéridémie. Au niveau de la dyslipoprotéinémie associée à la RI, l’objectif était d’abord de caractériser les altérations dans le métabolisme des lipoprotéines riches en triglycérides (LRTs) d’origine intestinale associées à cette condition. Il a été démontré que les concentrations plasmatiques d’insuline et de glucose sont différemment associées à l’expression intestinale des gènes clés impliqués dans la synthèse de ces lipoprotéines ainsi qu’au taux de sécrétion de ces mêmes lipoprotéines. Les concentrations de protéine C-réactive et de PCSK9 ont aussi été associées au taux de sécrétion de LRTs avec apo B-48 chez des hommes RI. Ces données suggèrent que le métabolisme des LRTs intestinales est altéré par la progression de la RI et/ou le développement de l’insuffisance insulinémique, l’inflammation et la PCSK9. L’impact de l’inhibition de l’absorption intestinale du cholestérol avec l’ezetimibe a ensuite été étudié afin de mieux comprendre les mécanismes hypocholestérolémiants de ce médicament en présence de RI. Il a été démontré que l’ezetimibe augmente l’expression du gène R-LDL, supportant le concept où l’augmentation de la clairance des LDLs induite par l’ezetimibe ne se produit pas qu’au foie, mais aussi à l’intestin. L’impact de deux approches nutritionnelles cliniques différentes sur le métabolisme postprandial des lipoprotéines a finalement été étudié. D’abord, il a été démontré que la substitution des acides gras saturés par des acides gras polyinsaturés oméga-6 ne modifie pas la cinétique postprandiale des LRTs apo B-48, bien qu’elle diminue la concentration plasmatique de LDLs hépatiques chez des hommes avec une RI. Enfin, il a été démontré que la matrice fromagère module l’impact du gras laitier sur la lipémie postprandiale. Une matrice fromagère ferme induit une réponse lipidique postprandiale plus lente qu’une matrice fromagère crémeuse, et ce, indépendamment de la quantité de gras consommé. À l’aide d’une approche translationnelle, de la physiopathologie à l’approche clinique, ce projet de doctorat a permis de développer de nouvelles connaissances sur les dyslipoprotéinémies associées à l’HF et à la RI. Ces travaux permettront de mieux comprendre l’effet de différentes approches médicamenteuses et nutritionnelles dans la prise en charge de ces anomalies lipidiques. / Familial hypercholesterolemia (FH), caused by mutation in the LDL-receptor (LDLR) gene, is amongst the most frequent primary dyslipoproteinemias worldwide. Extreme plasma concentrations of LDLcholesterol (LDL-C) is the main clinical feature of this disorder. The dyslipoproteinemia associated with insulin resistance (IR) is amongst the most frequent secondary dyslipidemias and is mainly characterized by postprandial hyperlipidemia. These two dyslipoproteinemias play major role in the pathogenesis of atherosclerosis and cardiovascular diseases. The general objective of this thesis was to study physiopathological mecanisms modulating phenotypic severity of dyslipoproteinemias associated with FH and IR as well as the impact of different clinical approaches in the management of these lipid disorders. With regard to the dyslipoproteinemia associated with FH, the association between plasma levels of proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) and the phenotypic severity of this dyslipoproteinemia, as evidenced by plasma levels of LDL-C, Lp(a), apo B (total and B-48), was evaluated. In patients with heterozygous FH, positive associations among plasma levels of PCSK9, LDL-C, Lp(a) and total apo B, but not apo B-48, were observed, independent of LDLR genotype. Next, cardioprotective mechanisms and determinants of the efficacy of lipoprotein apheresis (LA) were studied. LA is the gold-standard therapy for homozygous FH as it allows to delipidate plasma using extracorporeal system. Our work demonstrated that LA has only a limited impact on the whole blood expression of genes involved in lipid metabolism and cardiovascular health. We also described the differential impact of two different LA systems on plasma levels of apo B-containing lipoproteins and other molecules involved in cardiovascular health (e.g. inflammatory and adhesion markers). Finally, associations between pre-LA plasma TG levels, the LDLR genotype and LA efficacy was investigated for the first time in homozygous FH (HoFH) patients. These analyses suggest that receptor-negative and/or hypertriglyceridemic HoFH patients may benefit from more frequent LA to reduce their exposure to apoB-containing lipoproteins in comparison with receptor-defective HoFH patients. Regarding the dyslipoproteinemia associated with IR, our first objective was to characterize alterations in intestinal TG-rich lipoprotein (TRL) metabolism associated with this condition. We demonstrated that plasma levels of insulin and glucose are differentially associated with the intestinal expression of key genes involved in TRL synthesis and with the production rate of these lipoproteins. Plasma concentrations of C-reactive protein and PCSK9 were also found to be associated with the apoB-48-containing TRL production rate in IR men. These data suggest that intestinal TRL metabolism is altered by the progression of IR and/or the onset of insulin insufficiency, inflammation and PCSK9. The impact of inhibiting the intestinal cholesterol absorption with ezetimibe was subsequently investigated in order to gain further insight into lipid-lowering mechanisms of this drug in IR state. We demonstrated that ezetimibe increases the intestinal expression of the LDLR gene, supporting the concept that increased clearance of LDLs with ezetimibe occurs not only in the liver, but also in the intestine. The impact of two different dietary interventions on postprandial lipoprotein metabolism was finally studied. We first demonstrated that the substitution of omega-6 polyunsaturated fatty acids for saturated fatty acids has no impact on TRL apo-48 kinetics, but decreases the production rate and the pool size of LDLs apoB-100. We also demonstrated that the cheese matrix modulates the impact of dairy fat on postprandial lipemia. Indeed, firm cheese matrix attenuates postprandial lipid response in comparison with soft cheese matrix, independent of cheese milk-fat content. Using a translational approach, from physiopathology to clinical approach, this thesis allowed to develop new knowledge on dyslipoproteinemias associated with FH and IR. These data will allow us to have a more comprehensive understanding of the impact of different clinical approaches, from diet to drugs, in the management of these lipid disorders.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative reliée à l'âge qui est caractérisée par une perte des neurones dopaminergiques dans la substance noire pars compacta (SNpc). Bien que la majorité des cas soient idiopathiques, des mutations génétiques peuvent contribuer à l'étiologie d'une forme familiale de la MP, notamment des mutations du gène *SNCA* codant pour la protéine α-synucléine (αsyn) et dans le gène *PARK2* codant pour la protéine parkine. Les corps de Lewy (CL) dans la SN sont un critère diagnostique de la MP. Ces CL sont composés d'αsyn agrégé, où une phosphorylation en sérine 129 est considérée comme étant la modification post-traductionnelle la plus prédominante. La plupart des mutations dans *PARK2* causent une perte d'activité de parkine, ce qui entraîne une dysfonction mitochondriale et un stress oxydatif, menant ainsi à une dégénérescence des neurones dopaminergiques. Cependant, l'étendue des protéinopathies αsyn et parkine reste mal caractérisée dans la SN chez les patients atteints de la MP. Mon projet de maîtrise visait donc à déterminer la teneur, la solubilité relative et le statut de phosphorylation de ces deux protéines dans des homogénats générés à partir de la SN d'une cohorte de donneurs des cliniques des troubles du mouvement de Saskatoon afin de pouvoir examiner leur potentielle implication dans la pathologie de la MP. En plus de quantifier les niveaux de catécholamines, plusieurs données cliniques sur les sujets de l'étude ont été recueillies afin de pouvoir être en mesure d'investiguer la relation entre les caractéristiques cliniques et les deux protéines. Ainsi, cette étude a permis d'établir une association de la conversion de parkine en une forme agrégée et de l'augmentation d'αsyn phosphorylé insolubles dans la SN avec la MP idiopathique, ce qui met en lumière leur implication dans la dégénérescence. / Parkinson's disease (PD) is an age-related neurodegenerative disease characterized by a loss of dopaminergic neurones in the substantia nigra pars compacta (SNpc). While the majority of cases are idiopathic, genetic mutations can contribute to the etiology of a familial form of PD, including mutations in the *SNCA* gene encoding the protein α-synuclein (αsyn) and in the *PARK2* gene encoding the parkin (*PRKN*) protein. Lewy bodies (LB) in the SN is a diagnostic criterion for PD. These LB are composed of aggregated αsyn, where the phosphorylation at serine 129 is considered to be the most predominant post-translational modification. Most *PARK2* mutations cause a loss of parkin activity, which leads to mitochondrial dysfunction and oxidative stress, thus leading to degeneration of dopaminergic neurons. However, the extent of αsyn and parkin proteinopathies remains poorly characterized in the SN of PD patients. My master's project was therefore focused on determining the content, relative solubility and phosphorylation status of these two proteins in homogenates generated from the SN of a cohort of donors from the Movement disorder clinics in Saskatoon in order to be able to examine their potential involvement in the PD pathology. In addition of quantifying the catecholamines levels, several clinical data on subjects of the study were collected in order to be able to investigate the relationship between the clinical characteristics and the two proteins. Thus, this study established an association of parkin conversion to an aggregated form and increased phosphorylated αsyn in the insoluble SN with idiopathic PD, providing new insights on their involvement in degeneration.

La ligne directrice de nos expériences a été l'hypothèse que l'apparition et/ou la persistance des fluctuations de longue durée entre les états silencieux et actifs dans les réseaux néocorticaux et une excitabilité neuronale modifiée sont les facteurs principaux de l'épileptogenèse, menant aux crises d’épilepsie avec expression comportementale. Nous avons testé cette hypothèse dans deux modèles expérimentaux différents. La déafférentation corticale chronique a essayé de répliquer la déafférentation physiologique du neocortex observée pendant le sommeil à ondes lentes. Dans ces conditions, caractérisées par une diminution de la pression synaptique et par une incidence augmentée de périodes silencieuses dans le système cortico-thalamique, le processus de plasticité homéostatique augmente l’excitabilité neuronale. Par conséquent, le cortex a oscillé entre des périodes actives et silencieuses et, également, a développé des activités hyper-synchrones, s'étendant de l’hyperexcitabilité cellulaire à l'épileptogenèse focale et à des crises épileptiques généralisées. Le modèle de stimulation sous-liminale chronique (« kindling ») du cortex cérébral a été employé afin d'imposer au réseau cortical une charge synaptique supérieure à celle existante pendant les états actifs naturels - état de veille ou sommeil paradoxal (REM). Dans ces conditions un mécanisme différent de plasticité qui s’est exprimé dans le système thalamo-corticale a imposé pour des longues périodes de temps des oscillations continuelles entre les époques actives et silencieuses, que nous avons appelées des activités paroxysmiques persistantes. Indépendamment du mécanisme sous-jacent de l'épileptogenèse les crises d’épilepsie ont montré certaines caractéristiques similaires : une altération dans l’excitabilité neuronale mise en évidence par une incidence accrue des décharges neuronales de type bouffée, une tendance constante vers la généralisation, une propagation de plus en plus rapide, une synchronie augmentée au cours du temps, et une modulation par les états de vigilance (facilitation pendant le sommeil à ondes lentes et barrage pendant le sommeil REM). Les états silencieux, hyper-polarisés, de neurones corticaux favorisent l'apparition des bouffées de potentiels d’action en réponse aux événements synaptiques, et l'influence post-synaptique d'une bouffée de potentiels d’action est beaucoup plus importante par rapport à l’impacte d’un seul potentiel d’action. Nous avons également apporté des évidences que les neurones néocorticaux de type FRB sont capables à répondre avec des bouffées de potentiels d’action pendant les phases hyper-polarisées de l'oscillation lente, propriété qui peut jouer un rôle très important dans l’analyse de l’information dans le cerveau normal et dans l'épileptogenèse. Finalement, nous avons rapporté un troisième mécanisme de plasticité dans les réseaux corticaux après les crises d’épilepsie - une diminution d’amplitude des potentiels post-synaptiques excitatrices évoquées par la stimulation corticale après les crises - qui peut être un des facteurs responsables des déficits comportementaux observés chez les patients épileptiques. Nous concluons que la transition incessante entre des états actifs et silencieux dans les circuits cortico-thalamiques induits par disfacilitation (sommeil à ondes lentes), déafférentation corticale (épisodes ictales à 4-Hz) ou par une stimulation sous-liminale chronique (activités paroxysmiques persistantes) crée des circonstances favorables pour le développement de l'épileptogenèse. En plus, l'augmentation de l’incidence des bouffées de potentiels d’actions induisant une excitation post-synaptique anormalement forte, change l'équilibre entre l'excitation et l'inhibition vers une supra-excitation menant a l’apparition des crises d’épilepsie. / The guiding line in our experiments was the hypothesis that the occurrence and / or the persistence of long-lasting fluctuations between silent and active states in the neocortical networks, together with a modified neuronal excitability are the key factors of epileptogenesis, leading to behavioral seizures. We addressed this hypothesis in two different experimental models. The chronic cortical deafferentation replicated the physiological deafferentation of the neocortex observed during slow-wave sleep (SWS). Under these conditions of decreased synaptic input and increased incidence of silent periods in the corticothalamic system the process of homeostatic plasticity up-regulated cortical cellular and network mechanisms and leaded to an increased excitability. Therefore, the deafferented cortex was able to oscillate between active and silent epochs for long periods of time and, furthermore, to develop highly synchronized activities, ranging from cellular hyperexcitability to focal epileptogenesis and generalized seizures. The kindling model was used in order to impose to the cortical network a synaptic drive superior to the one naturally occurring during the active states - wake or rapid eye movements (REM) sleep. Under these conditions a different plasticity mechanism occurring in the thalamo-cortical system imposed long-lasting oscillatory pattern between active and silent epochs, which we called outlasting activities. Independently of the mechanism of epileptogenesis seizures showed some analogous characteristics: alteration of the neuronal firing pattern with increased bursts probability, a constant tendency toward generalization, faster propagation and increased synchrony over the time, and modulation by the state of vigilance (overt during SWS and completely abolished during REM sleep). Silent, hyperpolarized, states of cortical neurons favor the induction of burst firing in response to depolarizing inputs, and the postsynaptic influence of a burst is much stronger as compared to a single spike. Furthermore, we brought evidences that a particular type of neocortical neurons - fast rhythmic bursting (FRB) class - is capable to consistently respond with bursts during the hyperpolarized phase of the slow oscillation, fact that may play a very important role in both normal brain processing and in epileptogenesis. Finally, we reported a third plastic mechanism in the cortical network following seizures - a decreasing amplitude of cortically evoked excitatory post-synaptic potentials (EPSP) following seizures - which may be one of the factors responsible for the behavioral deficits observed in patients with epilepsy. We conclude that incessant transitions between active and silent states in cortico-thalamic circuits induced either by disfacilitation (sleep), cortical deafferentation (4-Hz ictal episodes) and by kindling (outlasting activities) create favorable circumstances for epileptogenesis. The increase in burst-firing, which further induce abnormally strong postsynaptic excitation, shifts the balance of excitation and inhibition toward overexcitation leading to the onset of seizures.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la forme de démence la plus fréquente dans le monde. Au niveau microscopique, le cerveau des patients atteints par la MA présente deux principales caractéristiques pathologiques : les plaques amyloïdes, constituées d'agrégats du peptide Aβ (Amyloïde Bêta), et les dégénérescences neurofibrillaires, formées par des agrégats de la protéine Tau anormalement hyperphosphorylée. Parmi les facteurs endogènes qui pourraient participer à la progression de la MA, il y a les microARNs (miRs). Les miRs sont des petits ARNs non codants qui régulent l’expression de gènes cibles au niveau post-transcriptionnel. En particulier, la famille miR-132/212 est fortement régulée à la baisse dans le cerveau des patients atteints de la MA. Des études précédentes ont démontré que, chez la souris 3xTg-AD, un modèle de la MA, la délétion génétique de la famille miR-132/212 conduit à une augmentation de la phosphorylation et de l’agrégation de la protéine Tau, les deux mécanismes présumés à la base de la formation des dégénérescences neurofibrillaires. En dehors de son rôle dans la MA, la famille miR-132/212 est également impliquée dans plusieurs troubles neurologiques. Notamment, son niveau d’expression est dérégulé dans d’autres pathologies neurodégénératives, telles que la démence fronto-temporale et la maladie de Parkinson. Il est donc possible que la famille miR-132/212 contribue au processus neurodégénératif de ces pathologies. Dans ce contexte, les travaux présentés visent à étudier le rôle de la famille miR132/212 dans la MA et, plus généralement, dans le cerveau. Tout d’abord, puisque la famille miR-132/212 a déjà un rôle connu dans la formation des dégénérescences neurofibrillaires, nous avons évalué son implication dans la formation des plaques amyloïdes, deuxième caractéristique pathologique de la MA. Nous avons ainsi démontré que la délétion génétique de la famille miR-132/212 favorise la production du peptide Aβ et la formation de plaques amyloïdes chez le modèle murin 3xTg-AD. En utilisant une approche d’ARN-Seq et de bio-informatique, nous avons identifié des gènes faisant partie du réseau de la famille miR-132/212 qui ont des rôles dans la régulation du métabolisme de l'Aβ, y compris Tau, Mapk et Sirt1. En accord avec ces résultats, nous avons montré que la modulation du miR-132, ou de sa cible Sirt1, peut réguler directement la production d’Aβ dans les cellules. Finalement, nous avons démontré que les niveaux de la famille miR-132/212 corrèlent avec la quantité des plaques amyloïdes chez l'Homme. Ensuite, afin d’élucider le rôle de la famille miR-132/212 dans le cerveau, nous nous sommes concentrés sur l’identification de cibles régulées par cette dernière. Dans un premier temps, cette analyse a été conduite dans plusieurs modèles cellulaires in vitro, dans lesquels le rôle du miR-132, un des deux composants de la famille, a été spécifiquement étudié. Dans ce contexte, nous avons démontré que les cibles régulées par le miR-132 sont peu nombreuses et spécifiques au type cellulaire considéré. Dans un deuxième temps, l’analyse d’identification des cibles a été conduite dans un modèle de souris de délétion conditionnelle pour la famille miR-132/212 que nous avons spécifiquement généré. Nous avons ainsi caractérisé des cibles et des réseaux moléculaires modulés par la famille miR-132/212 dans ce modèle. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que i) Le réseau de la famille miR-132/212, dont Sirt1 et probablement d'autres gènes cibles, participe à la production du peptide Aβ et la formation de plaques amyloïdes dans la MA ; ii) Même si le miR-132 peut potentiellement cibler un grand nombre de gènes simultanément, son ciblage est sélectif et spécifique au contexte cellulaire étudié. Enfin, les résultats obtenus mettent en évidence un ensemble de nouvelles cibles et de voies de signalisation régulées par la famille miR-132/212. En conclusion, ces travaux contribuent à l'avancement des connaissances du rôle physiologique et pathologique de la famille miR-132/212 dans le cerveau. / Alzheimer's disease (AD) is the most common form of dementia in the world. At the microscopic level, two main pathological features characterize the brain of AD patients: amyloid plaques, consisting of aggregates of the Aβ (Amyloid Beta) peptide, and neurofibrillary tangles, formed by aggregates of abnormally hyperphosphorylated Tau protein. Endogenous factors that may be involved in the progression of AD include microRNAs (miRs). MiRs are small non-coding RNAs that regulate the expression of target genes at the post-transcriptional level. In particular, the miR-132/212 family is strongly downregulated in the brain of AD patients. Previous studies have shown that in the 3xTg-AD mouse model of AD, the genetic deletion of the miR-132/212 family leads to an increase in phosphorylation and aggregation of Tau protein, two mechanisms leading to the formation of neurofibrillary tangles. Apart from its role in AD, the miR-132/212 family is also involved in several neurological disorders. In particular, its level of expression is deregulated in other neurodegenerative pathologies, such as frontotemporal dementia and Parkinson's disease. It is therefore possible that the miR-132/212 family contributes to the neurodegenerative process of these pathologies. In this context, the work presented aims to study the role of the miR-132/212 family in AD and, more generally, in the brain. First of all, since the miR-132/212 family already has a known role in the formation of neurofibrillary tangles, we wanted to evaluate its involvement in the formation of the other major pathological feature of AD: the amyloid plaques. We have demonstrated that the genetic deletion of the miR-132/212 family promotes Aβ production and amyloid plaque formation in the 3xTg-AD mice. Using RNA-Seq and bioinformatics, we identified genes of the miR-132/212 network with documented roles in the regulation of Aβ metabolism, including Tau, mapk, and sirt1. Consistent with these findings, we show that the modulation of miR-132, or its target sirt1, can directly regulate Aβ production in cells. Finally, we have shown that miR-132/212 levels correlate with the amount of amyloid plaques in humans. Then, in order to elucidate the role of the miR-132/212 family in the brain, we focused on identifying targets regulated by the miR-132/212 family. In a first step, this analysis was conducted in several in vitro cell models, in which the role of miR-132, one of two components of the family, was specifically studied. In this context, we have demonstrated that the targets regulated by miR-132 are few and specific to the cell type considered. In a second step, the target identification analysis was conducted in a conditional knockout mouse model for the miR-132/212 family that we specifically generated. We have therefore characterized the molecular targets and networks modulated by the miR-132/212 family in this model. Taken together, these results suggest that i) miR-132/212 network, including Sirt1 and likely other target genes, contributes to abnormal Aβ metabolism and senile plaque deposition in AD; ii) Although miR-132 can potentially target a large number of genes simultaneously, its targeting is selective and specific to the cellular context studied. Finally, the results obtained highlight a set of new targets and signalling pathways regulated by the miR-132/212 family. In conclusion, this work contributes to the advancement of the knowledge of the physiological and pathological role of the miR-132/212 family in the brain.