Thèse doctorat : Neurosciences : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 14 p.

L'obésité est devenue un problème mondial, qui est définie comme une augmentation du poids. L'obésité peut être influencée par la diète, la génétique, les médicaments et l'environnement. Les traitements pour l'obésité comme les interventions diététiques et les médicaments, cependant, échouent souvent, tandis que les interventions chirurgicales ont des taux de succès élevé. Le microbiote intestinal s'est avéré être impliqué dans le développement de l'obésité. Le microbiome est un ensemble de microbiote composé majoritairement de bactéries commensales et mutualistes, vivant en symbiose avec l'hôte et intervenant dans la digestion, le système immunitaire et le contrôle des pathogènes. Le microbiote intestinal est également impliqué dans la régulation du système endocannabinoïde (ECS). L'endocannabinoidome, l'extension du ECS, est un système de signalisation lipidique complexe, qui s'est avérée être dérégulée pendant l'obésité. Récemment, le peptide antimicrobien exprimé par le foie 2 (LEAP2) s'est avéré être un antagoniste du récepteur à la ghréline, à la suite d'une gastrectomie verticale. Cependant, sa régulation, son rôle physiologique et mécanisme d'action ne sont pas bien connus. Nous émettons l'hypothèse que Leap2 est dérégulée durant l'obésité et l'endotoxémie métabolique, et pourrait être régulée par le microbiote intestinal et/ou l'ECS, et en réponse à différent type de chirurgie bariatrique. Par conséquent, j'ai analysé l'expression de Leap2 dans différents modèles de rongeurs d'obésité, de souris sans germes (GF), de rats ayant subi quatre chirurgies bariatriques différentes, ainsi que des modèles in vitro. Nous montrons que dans certains modèles d'obésité, l'expression de Leap2 est modifiée dans l'intestin grêle. Ces changements peuvent être associés à des altérations du microbiome intestinal, comme les expériences sur des souris GF qui ont montré que l'expression de Leap2 était augmentée dans le jéjunum, et que cela est inversé à la suite d'une recolonisation avec une transplantation fécale. Enfin, nous montrons que, in vitro, le récepteur Pparg régule fortement l'expression de Leap2 dans les entérocytes dérivés des Caco-2. / Obesity has become a worldwide problem, and is defined as an increase in body weight, which can be influenced by diet, genetics, drugs and the environment. Treatments of obesity such as dietary interventions and drugs, however, often fail, whereas surgical interventions have high success rates. The gut microbiome has been shown to be involved in the development of obesity. The microbiome is the assembly of microbiota and their molecular warehouse. The microbiota is composed of mostly commensal and mutualist bacteria, living in symbiosis with the host, and is involved in the regulation of digestion, immune system and control of pathogens. Gut microbiota have been suggested to be involved in the regulation of the endocannabinoid system (ECS). The endocannabinoidome, an extension of the ECS, is a complex lipid signalling system that has been found to be dysregulated during obesity. Recently, liver-expressed antimicrobial peptide 2 (LEAP2) was shown to be an antagonist of the ghrelin receptor, following vertical sleeve gastrectomy. However, its regulation, physiological roles and mechanisms of action are not well known. We hypothesize that Leap2 expression is dysregulated during obesity and metabolic endotoxaemia, and might be regulated by the gut microbiome and/or the ECS and in response to different types of bariatric surgery. Therefore, I analyzed Leap2 expression in different rodent models of obesity, germ-free (GF) mice and rats that underwent four different types of bariatric surgery, as well as in vitro models. We show that in some models of obesity Leap2 expression is altered in the small intestine. These changes might be associated with alterations in the gut microbiome, as experiments in GF mice showed that Leap2 expression is increased in the jejunum of GF mice, and that this is reversed upon conventionalization of the mice with fecal microbiota transplantation. Finally, we show that, in vitro, Pparg receptor strongly upregulates Leap2 expression in Caco-2-derived enterocytes.

Le comportement des petits animaux est important pour les chercheurs scientifiques et précliniques; ils veulent connaître les effets des interventions sur leur vie naturelle. Pour les maladies humaines, les rongeurs sont utilisés comme modèles. L’étude du comportement des rongeurs permet d’identifier et de développer de nouveaux médicaments pour les troubles psychiatriques et neurologiques. La surveillance des animaux peut être traitée et un grand nombre de données traitées peuvent conduire à de meilleurs résultats de recherche dans un temps plus court. Ce mémoire présente le système de suivi du comportement des rongeurs basé sur des techniques de vision numérique. En vision numérique, la détection d’un sujet consiste à balayer et à rechercher un objet dans une image ou une vidéo (qui n’est qu’une séquence d’images), mais la localisation d’un objet dans des images successives d’une vidéo est appelée suivi. Pour trouver la position d’un sujet dans une image, nous avons utilisé la détection du sujet et le suivi, car le suivi peut aider lorsque la détection échoue et vice et versa. Avec cette approche, nous pouvons suivre et détecter tout type du sujet (souris, headstage, ou par exemple un ballon). Il n’y a pas de dépendance au type de caméra. Pour trouver un sujet dans une image, nous utilisons l’algorithme AdaBoost en ligne qui est un algorithme de suivi du sujet et l’algorithme de Canny qui est un algorithme de détection du sujet, puis nous vérifions les résultats. Si l’algorithme Adaboost en ligne n’a pas pu trouver le sujet, nous utilisons l’algorithme Canny pour le trouver. En comparant les résultats de notre approche avec les résultats des algorithmes AdaBoost en ligne et Canny séparément, nous avons constaté que notre approche permet de mieux trouver le sujet dans l’image que lorsque nous utilisons ces deux algorithmes séparément. Dans ce mémoire, nous décrirons les algorithmes de détection et de suivi du sujet. / Small animal behavior is important for science and preclinical researchers; they want to know the effects of interventions in their natural life. For human diseases, rodents are used as models; studying rodent behavior is good for identifying and developing new drugs for psychiatric and neurological disorders. Animal monitoring can be processed and a large number of data can lead to better research result in a shorter time. This thesis introduces the rodents’ behavior tracking system based on computer vision techniques. In computer vision, object detection is scanning and searching for an object in an image or a video (which is just a sequence of images) but locating an object in successive frames of a video is called tracking. To find the position of an object in an image, we use object detection and object tracking together because tracking can help when detection fails and inversely. With this approach, we can track and detect any objects (mouse, headstage, or a ball). There is no dependency to the camera type. To find an object in an image we use the online AdaBoost algorithm, which is an object tracking algorithm and the Canny algorithm, which is an object detection algorithm together, then we check the results. If the online Adaboost algorithm could not find the object, we use the Canny algorithm to find the object. By comparing the results of our approach with the results of the online AdaBoost and Canny algorithms separately, we found that our approach can find the object in the image better than when we use these two algorithms separately. In this thesis, we will describe implemented object detection and tracking algorithms.

Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse vise à l'approfondissement des connaissances sur l'impact de l'environnement gestationnel sur le développement de la commande respiratoire chez le nouveau-né. La respiration est une activité rythmique et autonome. La maturation des réseaux neuronaux impliqués dans son contrôle commence au cours de la gestation et persiste pendant la période postnatale. Le contrôle respiratoire est donc particulièrement susceptible à des variations de l'environnement intra-utérin. Nous avons étudié l'effet de deux stress gestationnels chroniques distincts : l'exposition à des cannabinoïdes et l'exposition à une hypoxie prénatale. A l'aide de techniques intégrées telles que la pléthysmographie à corps entier, éléctrophysiologiques comme la préparation de tronc cérébrale isolé ou les tranches de bulbes et immunohisto- et neurochimiques, nous avons pu caractériser l'impact des stress prénataux étudiés sur la plasticité respiratoire développementale. Nous avons pu établir un rôle central de l'anandamide dans la modulation de la commande respiratoire, probablement via des mécanismes noradrénergiques. L'exposition prénatale au WIN 55,212-2 induit une hyperventilation basale chez la souris nouveau-née qui semble relever d'altérations périphériques. Elle induit également une accentuation de la réponse centrale à l'hypoxie aigue et affecte l'apparition d'irrégularités respiratoires telles que les apnées. Quant à l'hypoxie prénatale, elle induit une hyperventilation basale d'origine centrale ainsi qu'une augmentation de l'activité catécholaminergique du tronc cérébrale. / Breathing is an autonomic rhythmic activity. The maturation of the neuronal networks responsible for breathing control begins in early gestation and persists throughout the neonatal period. This renders breathing control particularly susceptible to early insults arising from the intra uterine environment. We have studied the effects of two such gestational stress factors, namely prenatal exposure to cannabinoids and to gestational hypoxia. We use a wide array of in vivo and in vitro techniques in order to characterise the effect of the adverse intra uterine environment on the development of respiratory control. These include integrated techniques such as whole body plethysmography, electrophysiological preparations (en bloc and brainstem slice recordings) as well as immunohisto- and neurochemical approaches. We show that the prenatal stress factors induce developmental respiratory plasticity. This translates as heightened basal ventilation, observed following prenatal exposure to both cannabinoids and hypoxia. Comparisons between in vivo and in vitro techniques reveal a peripheral origin for the alterations observed following prenatal exposure to cannabinoids, suggesting a perturbation of the initiation and/or integration of information from the peripheral carotid bodies. Following prenatal hypoxia, respiratory perturbations have a central origin and can thus be observed in reduced preparations such as brainstem slice recordings. Neurochemical and immunohistochemical assays also reveal alterations in the bioaminergic modulation of the respiratory rhythm generator, perhaps underpinning the observed effects on respiratory control.

Cette thèse porte sur l'anatomie et la morphologie du complexe crânien chez les murinés. Ses objectifs sont de démontrer et de décrire le lien morpho-fonctionnel entre le crâne et la force de morsure, représentant la performance, d'identifier les sources génétiques de la variation de la performance et de la morphologie, et de comprendre comment la variation morpho-fonctionnelle dépend du mode de vie d'une espèce.La première partie décrit l'anatomie de l'appareil masticateur dans le genre Mus. Des différences fonctionnelles et liées au régime alimentaire sont montrées. Puis, on s'intéresse au lien entre morphologie et fonction, et aux proxies morpho-anatomiques permettant d'estimer la force de morsure. Un modèle biomécanique des muscles masticateurs est d'abord utilisé. Les estimations obtenues sontproches des mesures in vivo au niveau interspécifique, mais moins précises au niveau intraspécifique.L'avantage mécanique et la forme de la mandibule sont ensuite utilisés comme proxies. La force de morsure estimée et réelle sont corrélées au niveau interspécifique, mais moins au niveau intraspécifique, avec des différences selon les espèces. Pour expliquer ces imprécisions, la variation ontogénétique de la force de morsure et de la forme de la mandibule sont décrites. Lorsque l'âge est contrôlé, le développement osseux ralentit plus tôt que celui de la force de morsure, ce qui peut expliquer les biais trouvés dans les estimations de la force de morsure.La deuxième partie se concentre sur les sources génétiques des variations morpho-fonctionnelles. Chez Mus minutoides, des changements sur les chromosomes sexuels produisent des différences de taille et de force de morsure. Les mâles féminisés de cette espèces sont plus agressifs que les autres individus, et montrent une force de morsure plus puissante, principalement grâce à unplus gros crâne. Le(s) gène(s) féminisant produis(ent) donc des changements à l'échelle de l'organisme tout entier. La section suivante s'intéresse aux liens entre consanguinité, asymétrie et performance chez la souris domestique. Les souris les plus consanguines ne montrent pas d'augmentation de l'asymétrie de leurs mandibules, et la performance des souris les plus consanguines ou les plus asymétriques n'est pas affectée. Enfin, l'héritabilité de la force de morsure et de la morphologie est estimée. La force de morsure in vivo n'est pas héritable, bien que la morphologie le soit. Etant donné le lien entre morpho-anatomie et force de morsure, ces résultats suggèrent que les changements morphologiques sont des voies de moindre résistance évolutive, et qu'ils peuvent être à l'origine de changements de performance.La dernière partie utilise la morphologie et la performance en tant que caractères liés à l'écologie des espèces. La première section s'intéresse aux différences de performance entre Apodemus sylvaticus et Mus spretus, qui partagent leur habitat et leurs ressources alimentaires, malgré une différence de taille marquée. Nos résultats montrent un recouvrement des distributions des forces de morsures, soutenant l'hypothèse d'un régime alimentaire commun. Cette coexistence pourrait être due à une abondance de ressources là où ces espèces sont syntopiques. Enfin, la variation morphologique est quantifiée chez plusieurs murinés d'Asie du Sud-Est. Les espèces de rats commensaux et généralistes sont moins variables que les autres espèces. Les espèces synanthropiques montrent des réponses morpho-fonctionnelles convergentes entre localités qui suggèrent qu'elles partagent des patrons communs de réponse et donc qu’elles peuvent s'adapter aux variations environnementales régionales induites par l’homme. L'approche utilisée dans cette thèse nous a permis de montrer le lien entre variation génétique,phénotypique et écologique. Ce lien parfois difficile à décrire, est cependant à la base de l'apparition de nouvelles formes et espèces, et constitue un aspect crucial de la biologie de l'évolution. / The theme of this thesis is the anatomy and morphology of the cranio-mandibular complexin various species of murine rodents. The main objectives are to describe the morpho-functional link between the skull and bite force as a measure of performance, to identify the genetic sources of morphological and performance variation, and finally to understand how morpho-functional variation depends on a species diet and lifestyle. The first part describes the anatomy of the masticatory apparatus in the genus Mus. Differences were found, which could be interpreted functionally and linked to variation in diets. The first part also investigates the links between morpho-anatomy and function, and various morphological proxies used for estimating bite force. This is done by building a biomechanical model of masticatory muscles. The bite force estimates obtained match the in vivo measurements at the inter-specific level, but are less precise at the intra-specific level. Then, two osseous mandibular proxies of bite force are compared (lever arms and their mechanical advantage, and its shape data). In vivo and estimated bite force werewell related at the inter-specific level, but less at the intra-specific level, depending on the species. To explain these imprecisions, the ontogenetic variation of bite force and mandibular morphology isdescribed. Under controlled age, the bony development is slowing down earlier than bite force, whichcan partly explain the inconsistencies of estimated bite force.The second part focuses on the genetics of morphological and functional variation. In Musminutoides, changes in the sexual chromosomes entail size and performance changes. The feminized males found in this species are known to be more aggressive than other individuals, and they produce ahigher bite force, mainly due to an increase in skull size. The feminizing gene(s) therefore drive whole-organism-scale changes. Then, the links between inbreeding, asymmetry and performance areinvestigated in the house mouse. The most inbred mice do not experience an increase in the asymmetry of their mandibles. Contrary to expectations, the performance of the most inbred or most asymmetric mice do not decrease and differences in asymmetry levels have no influence on biting performance.The last section estimates the heritabilities of bite force and morphology. In vivo bite force is notheritable, but some morphological characters are. Given the functional link between morpho-anatomyand bite force shown in the first part, these results suggest that morphological changes represente volutionary pathways of least resistance, and drive changes in performance rather than behavioral or related traits.The last part took morphology and performance as linked to a species' niche. The first sectionexplores the differences between Apodemus sylvaticus and Mus spretus. Both share their habitat and food resources, in spite of a marked size difference. Results show great overlap between their bite force distributions supporting the hypothesis of a shared diet. The absence of shift in a trait related toresource use may be due to a large abundance of the food resources where both species are found insyntopy. In the final section the morphological variation in several rodents from Southeast Asia wasquantified. Less morphological variability is found in generalist and commensal rats by comparison toother species. At the community level, synanthropic species show frequent convergent responsesbetween localities in terms of bite force and morphology. These common patterns in response suggestthat synanthropic species tend to be very adaptable to regional environmental differences.The approaches used in this thesis enable us to show the link between genetic, phenotypic andecological variation. This link, sometimes difficult to describe, is nevertheless at the root of theappearance of new forms and species, and constitutes a crucial aspect of evolutionary biology.

Une reconnaissance appropriée des parasites est essentielle pour une réponse immunitaire efficace, assurant l'activation adéquate des mécanismes de défense immunitaire. Chez les vertébrés, il a été démontré que les gènes codant pour les récepteurs de l'immunité adaptative impliqués dans la reconnaissance des agents pathogènes sont soumis à une intense pression sélective. En revanche, beaucoup moins d’études se sont intéressées à la sélection agissant sur les récepteurs de l'immunité innée. Le but de cette thèse est de décrire la variabilité naturelle des gènes de l'immunité innée impliqués dans la détection des agents pathogènes chez les rongeurs et d’analyser les mécanismes responsables de leur évolution. Ce travail s’est focalisé principalement sur les rongeurs de la sous-famille des Murinae et de leur rôle potentiel en tant que réservoirs d’agents pathogènes dangereux pour l’Homme. Tout d´abord nous avons étudié la variabilité intraspécifique de cinq Toll-like récepteurs ciblant les bactéries (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5 et TLR6) pour des lignées consanguines de souris domestiques issues d’une population sauvage de deux sous-espèces : Mus musculus domesticus (Mmd) et Mus musculus musculus (Mmm). Les souches consanguines constituent un outil adapté à l'étude de la variabilité des gènes immunitaires car elles confèrent une information sur les allèles présents dans les populations naturelles tout en bénéficiant de génotypes homozygotes. Les résultats les plus significatifs concernent la découverte d'un codon stop dans l'exon 2 du Tlr5 chez une lignée de Mmm et l’absence de variabilité du Tlr4 chez Mmd. A la suite de ces résultats, nous avons décidé de vérifier si l‘absence de polymorphisme du Tlr4 chez Mmd reflète une absence de variabilité dans les populations naturelles, ou si il s’agit plutôt d’un effet de l'échantillonnage ou des croisements ultérieurs. Nous avons donc séquencé le gène Tlr4 pour les deux sous-espèces provenant de la région du Paléarctique Occidentale (au total 39 Mmm et 62 Mmd) puis nous avons comparé ces résultats avec la variabilité génétique d’un gène mitochondrial (cytochrome b). Nous avons confirmé notre prédiction : la variabilité de Tlr4 chez Mmd est fortement réduite par rapport à Mmm, probablement à cause d’agents pathogènes ayant exercé une sélection purifiante chez Mmd durant la colonisation vers l’ouest. Cependant, l'influence de mécanismes évolutifs neutres, tel que la dérive consécutive à un goulot d’étranglement démographique, ne peut être exclue sur la base de nos données. La dernière partie a été consacrée à la comparaison interspécifique de deux récepteurs : TLR4 et TLR7. Ces deux TLRs se différencient à la fois par leur localisation et leur capacité de détection. TLR4 est un TLR extracellulaire reconnaissant principalement les ligands bactériens, essentiellement les lipopolysaccharides, tandis que TLR7 est localisé dans la cellule et détecte les virus à ARN simple brin. L‘objectif était de décrire la variabilité inter-spécifique de chaque récepteur et de révéler les mécanismes de sélection s’exerçant sur ces gènes au cours de leur évolution sur une échelle de temps plus importante. Nous avons analysé 23 espèces de Murinae provenant surtout d’Asie. Nos résultats suggèrent que la sélection purifiante est la force principale ayant agit sur l’évolution des deux TLRs. Cependant, nous avons également mis en évidence des épisodes de sélection diversifiante qui ont pu être à l’origine des variations intra-spécifiques de TLRs observée aujourd’hui chez les rongeurs. Des sites sous sélection positive sont principalement concentrés dans les domaines extracellulaires des deux récepteurs, domaines responsables de la reconnaissance des agents pathogènes. Enfin, la comparaison entre ces deux TLRs montre que le TLR7 est soumis à une sélection négative plus forte. Cette sélection peut s’expliquer en raison des interactions du TLR7 avec les acides nucléiques viraux. / Appropriate recognition of parasites is crucial for effective immune response, ensuring activation of adequate defence mechanisms. In vertebrates, it has frequently been demonstrated that genes encoding proteins involved in pathogen recognition by an adaptive immune system are often subject to intense selection pressures. On the contrary, much less information has been provided on the evolution of recognition mechanisms of innate immunity. The aim of this thesis is to describe the pattern of natural variation of innate immunity genes involved in pathogen recognition in rodents and to analyze the mechanisms of their evolution. We used murine rodents (subfamily Murinae) as a principal model group because they are potential reservoirs of various pathogens dangerous to humans. First, we studied the intraspecific variability of five bacterial sensing Toll-like receptors (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, and TLR6) in inbred strains derived from two subspecies of the house mouse (M. m. musculus, hereafter abbreviated as Mmm and Mus musculus domesticus, Mmd). Wild-derived inbred strains are suitable tools for studying variation of immunity genes because they provide information about alleles that occur in natural populations, and at the same time they occur at homozygous state. The most significant results include the findings of a stop codon in exon 2 of the Tlr5 gene in one Mmm strain and no variability in Tlr4 of Mmd. Following these results we decided to check whether the absence of Tlr4 polymorphism in Mmd reflects the pattern found in natural populations, or whether it is a consequence of insufficient sampling or subsequent breeding. We therefore sequenced Tlr4 in both subspecies across a large part of the Western Palearctic region (in total 39 Mmm and 62 Mmd individuals), then we compared these results with variability on mitochondrial DNA (cytochrome b). The result confirmed our prediction that observed variability in Mmd is strongly reduced also in free-living populations (compared to Mmm), probably due to strong purifying selection by pathogens with which they met during the westward colonization. However, the influence of random evolutionary processes (e.g. drift during bottlenecks) cannot be excluded based on our data. At the intraspecific level, we could not find any sign of positive selection. The last part of my dissertation is devoted to interspecific comparison of two receptors, TLR4 and TLR7. These two TLRs differ in the exposure and the ligands detection. TLR4 is an extracellular receptor detecting mainly bacterial ligands (especially lipopolysaccharides), while TLR7 is located inside the cell and detects ssRNA viruses. The aim of this part of the thesis was to describe variability of both receptors at the interspecific level and to reveal selection forces acting on TLRs in longer evolutionary time scale. In total we analyzed 23 rodent species of the subfamily Murinae in Europe, Asia and Africa. Our results suggest that purifying selection has been a dominant force in evolution of the Tlr4 and Tlr7 genes, but we also demonstrated that episodic diversifying selection has shaped the present species-specific variation in rodent Tlrs. Sites under positive selection were concentrated mainly in the extracellular domain of both receptors, which is responsible for ligand binding. The comparison between two TLRs lead us to the conclusion that the intracellular TLR7 is under much stronger negative selection pressure, presumably due to its interaction with viral nucleic acids.

Parmi les approches qui visent à déterminer la façon dont les organismes se diversifient dans le temps et dans l'espace, la biogéographie tente de reconstruire l'histoire des peuplements à partir des distributions des taxons, tandis que la phylogéographie analyse l'évolution d'une lignée à la fois. Dans cette étude, nous nous sommes proposés de tester les hypothèses biogéographiques formulées pour la faune tropicale (théorie des refuges, des barrières fluviales, des gradients environnementaux...), en appliquant l'approche moléculaire à quelques taxons de Mammifères africains (Insectivores, Rongeurs, Primates). Nous avons cherché à déterminer l'apport et les limites de la technique moléculaire la plus couramment employée en biologie évolutive : le séquençage d'ADN mitochondrial. <br />Nous avons d'abord tenté d'obtenir une phylogénie moléculaire de quelques taxons potentiellement intéressants pour la biogéographie, dans le but de vérifier leur monophylie et de calibrer une horloge moléculaire. Puis, nous avons recherché et comparé les schémas phylogéographiques de quatre espèces de petits mammifères forestiers et d'une super-espèce de primates. Enfin, nous nous sommes intéressés aux processus évolutifs impliqués dans la spéciation. Nous avons évalué le mode géographique de spéciation et l'évolution de quelques traits d'histoire de vie chez les primates de la tribu des Cercopithecini. <br />Nos résultats phylogénétiques confirment que l'histoire des gènes n'est pas forcément celle des taxons et qu'il est important de prendre en compte plusieurs sources d'information indépendantes, telles que des gènes non liés sur la même molécule, la morphologie, l'écologie, et le comportement. L'étude des modalités de la spéciation, qui est tributaire de la fiabilité des analyses phylogénétiques, indique une prédominance de l'allopatrie et des événements de vicariance du Miocène et du Pliocène chez les Cercopithecini. Enfin, les analyses phylogéographiques ont révélé quatre scénarios phylogéographiques différents pour les quatre modèles retenus, ce qui peut refléter soit des distributions initiales différentes, soit une réponse différentielle aux mêmes événements selon les taxons. Ces scénarios présentent une certaine concordance avec les régions fauniques définies pour les forêts d'Afrique centrale, mais suggèrent que les événements de divergence intra-spécifique remonteraient au Plio-Pleistocène et seraient donc beaucoup plus anciens que les derniers épisodes de fragmentation de la forêt liés aux cycles glaciaires.

Malgré sa complexité, le cerveau intègre en permanence de nouvelles cellules – à la fois neuronales et gliales – au-delà du développement embryonnaire et ce, tout le long de la vie. La période postnatale est caractérisée par une gliogenèse intense. A l’âge adulte, de nouveaux neurones et cellules gliales sont produits dans des régions restreintes à partir de cellules souches/progénitrices (CSP) localisées dans des niches. Les deux niches de CSP adultes les mieux décrites sont la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux, qui produit de nouveaux interneurones olfactifs, et la zone sous-granulaire du gyrus denté de l’hippocampe, où de nouveaux neurones en grain sont produits localement. Des travaux menés ces dernières années ont montré qu’une neuro- et une gliogenèse avaient aussi lieu dans l’hypothalamus postnatal, une petite région du diencéphale ventral qui régule des processus physiologiques vitaux tels que le métabolisme, la reproduction, le sommeil et la thermorégulation. Si l’identité des CSP hypothalamiques reste débattue, de nombreux travaux s’accordent sur l’importance de la neurogenèse hypothalamique postnatale dans le contrôle du métabolisme. Cependant, la possibilité que la genèse postnatale de cellules contribue aussi au contrôle de la fonction de reproduction, une autre fonction clé de l’hypothalamus, restait à explorer. L’objectif premier de mon travail de thèse était de rechercher si la genèse de cellules dans l’hypothalamus postnatal est impliquée dans le contrôle de la reproduction, une fonction physiologique qui requière un haut degré de plasticité. La fonction de reproduction est orchestrée par une petite population de neurones produisant la neurohormone Gonadotrophin-Releasing Hormone (GnRH). Ces neurones, qui naissent en dehors du cerveau, sont en place dans la région préoptique (RPO) de l’hypothalamus à la naissance. Cependant, ils doivent subir une maturation postnatale pour acquérir le profil de sécrétion qui leur permettra d’initier la puberté et d’assurer la fertilité de l’individu. Dans une première étude, grâce à une combinaison d’approches in vitro et in vivo, nous avons mis en évidence une vague d’astrogenèse dans l’environnement des neurones à GnRH au sein de la RPO au cours des deux premières semaines de vie postnatale chez la ratte. Nos résultats suggèrent que les neurones à GnRH utilisent la prostaglandine D2 pour attirer les progéniteurs environnants et que ce recrutement est important pour la maturation sexuelle. Dans une deuxième étude, nous avons recherché si de nouvelles cellules naissent à l’âge adulte dans des régions hypothalamiques qui contrôlent la fonction de reproduction. Nous montrons que des cellules sont produites dans la RPO chez la ratte adulte et que leur taux varie au cours du cycle oestral, suggérant une régulation par les stéroïdes sexuels. De plus, nous montrons que la survenue d’une gestation stimule la néogenèse cellulaire dans une zone de la RPO qui contrôle le comportement maternel. Si la néogenèse hypothalamique adulte a surtout été étudiée chez les rongeurs de laboratoire, il reste à déterminer si ce phénomène existe aussi chez l’homme. Pour aborder cette question, nous avons évalué dans une troisième étude l’expression de marqueurs de CSP dans l’hypothalamus humain adulte, comparativement au rongeur (souris, rat) et à un primate lémurien, le microcèbe. Nous montrons que l’hypothalamus humain adulte contient des populations de cellules au profil antigénique de CSP, dont certaines semblent propres à l’homme. Au total, ces travaux montrent que de nouvelles cellules naissent dans des régions hypothalamiques qui contrôlent la fonction de reproduction au cours de la vie postnatale et à l’âge adulte chez la ratte, et que ce phénomène est important pour la maturation sexuelle. L’observation de CSP putatives dans l’hypothalamus humain adulte suggère que la capacité de l’hypothalamus à produire de nouvelles cellules à l’âge adulte existe aussi dans notre espèce. / Despite its complexity, the brain keeps adding new cells – both neuronal and glial – beyond embryonic development and throughout life. The postnatal period is characterized by intense and widespread gliogenesis. During adulthood, both glio- and neurogenesis occur in restricted locations from stem/progenitor cells (NPC) residing in niches. The two best-described niches of adult NPC are the subventricular zone of the lateral ventricles, which provides new interneurons to the olfactory bulb, and the subgranular zone of the hippocampal dentate gyrus that locally produces new granule cells. The last decade has seen an accumulation of studies showing that neuro- and gliogenesis also occur in the postnatal hypothalamus, a small portion of the ventral forebrain surrounding the third ventricle that regulates essential physiological processes such as metabolism, reproduction, sleep and thermoregulation. Even though the identity of hypothalamic NPC remains a matter of debate, a growing body of evidence points to postnatal hypothalamic neurogenesis relevance for the control of metabolism. However, a possible contribution of postnatal hypothalamic cell generation to the central control of reproduction, another key function of the hypothalamus, remained to be explored.The main aim of my doctoral researches was to evaluate whether the generation of new cells in the postnatal hypothalamus contributes to the central control of reproduction, a physiological function known to require a high degree of plasticity. The reproductive function is controlled by a small population of neurons producing the neurohormone Gonadotrophin-Releasing Hormone (GnRH). These neurons, which are born in the nasal placodes, are in place at birth in the preoptic area (POA) of the hypothalamus. However, they need a postnatal maturation to reach a mature secretory pattern that will trigger puberty and subsequent fertility.In a first study, using a combination of in vitro and in vivo experiments, we showed that a wave of astrogenesis occurs in the POA from local progenitors in the environment of GnRH neurons during the first weeks of postnatal life in the female rat. We identified prostaglandin D2 as a factor used by GnRH neurons to attract progenitors in their vicinity and showed that impaired progenitor recruitment alters sexual maturation.In a second study, we evaluated whether cell neogenesis still occurs during adulthood in hypothalamic regions relevant for the reproductive function. Our results showed that new cells are born in the POA of adult female rats. The rate of cell neogenesis varies across the estrus cycle, suggesting a regulatory influence of gonadal steroids. Moreover, we showed that gestation impacts the rate of cell neogenesis in a POA region implicated in the control of maternal behavior.While cell neogenesis in the adult hypothalamus has been mainly studied in laboratory rodents, it remains to be known whether this phenomenon also occurs in humans. To start addressing this question, we evaluated in a third study the expression of a panel of NPC markers in the adult human hypothalamus and compared it to that found in rodents (mouse, rat) and a lemur primate, the grey mouse lemur. Our results showed that the adult human hypothalamus contains populations of cells with an antigenic profile of NPC, some of which appear specific to humans.Altogether, this work shows that new cells are born in hypothalamic regions controlling reproduction throughout postnatal and adult life in female rats, and that this process is required for sexual maturation. The identification of NPC marker-expressing cells in the adult human hypothalamus suggests that the capacity for cell neogenesis also exists in the hypothalamus of our species.

Les gènes de rat CYP2B1 et CYP2B2 ainsi que leur orthologue Cyp2b10 chez la souris sont induits dans le foie par le phénobarbital, un barbiturique, et par les glucocorticoïdes comme la dexaméthasone. Les médiateurs de ces réponses sont respectivement le récepteur constitutif des androstanes (CAR) et le récepteur des glucocorticoïdes. Dans ce mémoire, il est entrepris de vérifier si CAR joue également un rôle dans la réponse des CYP2B aux glucocorticoïdes in vivo et si les xénobiotiques inducteurs influencent la localisation des protéines CYP2B microsomales, aux mitochondries. De plus, l’analyse de sites d’hypersensibilité à la DNase I dans les introns du gène Cyp2b10, conservés dans le gène CYP2B1 a mené à la détermination, entre autres, d’une séquence de 100 paires de bases possédant une activité promotrice constitutive pouvant générer un transcrit de 3 500 paires de bases.

L'anesthésie générale est associée à une altération significative de la thermorégulation normale. L'augmentation de température cutanée avec pré-réchauffement réduit la redistribution durant l'anesthésie. Les principaux objectifs étaient: 1) étudier l'efficacité de stratégies de pré-réchauffement pendant l'anesthésie; 2) comparer l'efficacité du réchauffement actif au réchauffement passif et 3) évaluer l'efficacité du pré-réchauffement pour prévenir l'hypothermie après prémédication intramusculaire. Dans une étude prospective, croisée de 17 rats adultes, trois stratégies de préchauffage ont été évaluées : PW1% (augmentation température de 1%), PW40 (augmentation à 40°C) et NW (pas de réchauffement). Le pré-réchauffement a efficacement retardé l'atteinte du seuil d’hypothermie (7.1 minutes pour le groupe NW vs 12.4 minutes et 19.3 minutes pour PW1% et PW40, respectivement). Ces temps étaient significativement différents entre groupes: PW1% vs PW40 (p = 0.0044 (95% CI -12 à -2.2), PW40 vs NW (p < 0.0001 (95%CI 8.1 à 16.0) et PW1% vs NW (p = 0.003, 95%CI 1.8 à 8.7). Dans une étude prospective, randomisée, croisée et expérimentale sur 8 rats, le réchauffement actif (coussin chauffant) a été comparé au réchauffement passif (couverture) après pré-réchauffement (augmentation température centrale de 1%). La température a été maintenue plus adéquatement dans le groupe actif pendant (P = 0,008 [95%CI 3,2 à 20,4]) et après l'anesthésie (P = 0,002 [95%CI 4,2 à 17,7]). Dans une étude prospective, randomisée, croisée, une sédation intramusculaire (kétamine-midazolam-hydromorphone) a été administrée à 8 rats suivi d’une période de 14 minutes en cage non chauffée ou boîte chauffée. Une période d’anesthésie de 30 minutes avec soutien thermique a suivi. Au début du réveil, les rats chauffés avaient une température plus élevée (2/8 rats hypothermiques vs 6/8 rats non chauffés (P < 0.0001)) / General anesthesia is associated with a significant alteration of normal thermoregulation. Increasing skin temperature with pre-warming reduces heat redistribution during anesthesia. The main objectives were: 1) to study the effectiveness of prewarming strategies during anesthesia; 2) to compare the effectiveness of active versus passive warming; and 3) to evaluate the effectiveness of prewarming in preventing hypothermia after intramuscular premedication. In a prospective, crossover study of 17 adult rats, three prewarming strategies were evaluated: PW1% (1% temperature increase), PW40 (increase to 40°C), and NW (no warming). Pre-warming effectively delayed reaching hypothermia threshold (7.1 minutes for the NW group, compared to 12.4 minutes and 19.3 minutes for the PW1% and PW40 groups, respectively). These times were significantly different between groups: PW1% vs PW40 (p = 0.0044 (95%CI -12 to -2.2), PW40 vs NW (p < 0.0001 (95%CI 8.1 to 16.0) and PW1% vs NW (p = 0.003, 95%CI 1.8 to 8.7). In a prospective, randomized, crossover, experimental study of 8 rats, active warming (heating pad) was compared with passive warming (blanket) after pre-warming (1% core temperature increase). Temperature was more adequately maintained in the active group during (P = 0.008 [95%CI 3.2 to 20.4]) and after anesthesia (P = 0.002 [95%CI 4.2 to 17.7]). In a prospective, randomized, crossover study, intramuscular sedation (ketamine-midazolam-hydromorphone) was administered to 8 rats followed by a 14-minute period in an unheated cage or heated box. A 30-minute period of anesthesia with thermal support followed. At the onset of awakening, heated rats had a higher temperature (2/8 hypothermic rats vs 6/8 unheated rats (P < 0.0001))