Titre de l'écran-titre (visionné le 10 janvier 2024) / Les environnements de haute altitude (>2,500 m) se caractérisent par une disponibilité réduite en oxygène par rapport au niveau de la mer, un état connu sous le nom d'hypoxie environnementale. L'acclimatation à de telles altitudes implique des ajustements systémiques, cellulaires et subcellulaires visant à optimiser l'utilisation de l'oxygène et la production d'énergie. Chez certains individus, cette acclimatation réussit à maintenir l'homéostasie systémique sans autres compromises fonctionnels (acclimatation adaptative), tandis que chez d'autres, des effets néfastes concomitants surviennent dans des processus physiologiques parallèles (acclimatation inadaptée). Cette divergence est clairement illustrée par les souris FVB et les rats Sprague Dawley (SD) nés et élevés en laboratoire à haute altitude. Les souris FVB présentent des phénotypes adaptatifs avec une augmentation de la ventilation, du volume courant, de la surface alvéolaire, du volume pulmonaire et du taux métabolique, accompagnée seulement d'une augmentation modérée de l'hématocrite et de la concentration d'hémoglobine. En revanche, les rats SD montrent des phénotypes mal-adaptatifs avec un contrôle respiratoire altéré, un hématocrite et une concentration d'hémoglobine excessifs, une hypertrophie du ventricule droit et un métabolisme réduit. Puisque cette divergence n'existant pas chez les animaux normoxiques, dans cette étude, nous testons l'hypothèse que l'acclimatation à l'hypoxie environnementale déclenche des ajustements systémiques, cellulaires et subcellulaires adaptés à l'hypoxie chez les souris FVB, mais pas chez les rats SD. Ces ajustements se manifestent par une amélioration de la capture et du transport de l'oxygène, ainsi que des modulations métaboliques tissu-spécifiques au niveau cellulaire et mitochondrial. Pour ce faire, des souris FVB et des rats SD mâles adultes ont été exposés à l'hypoxie normobare (12% O2) pendant 0, 1, 7 ou 21 jours afin de recréer le processus d'acclimatation. Après chaque période d'exposition, nous avons mesuré les paramètres ventilatoires, hématologiques et métaboliques in vivo. Ensuite, ex vivo, des échantillons frais de foie et de cortex cérébral rétrosplénial, deux des tissus les plus exigeants sur le plan métabolique chez les rongeurs, ont été utilisés pour évaluer les ajustements de la bioénergétique mitochondriale (e.g., les taux de synthèse d'ATP et de consommation d'O2) au cours de l'acclimatation. Enfin, l'activité de la citrate synthase (indice du contenu mitochondrial) et les activités des enzymes représentatives des voies métaboliques glycolytique (hexokinase), aérobie (pyruvate déshydrogénase) et anaérobie (lactate déshydrogénase) ont été quantifiées dans des échantillons congelés de foie et de cortex rétrosplénial. Au niveau systémique, l'acclimatation à l'hypoxie produit chez les souris des augmentations précoces de la ventilation complémentées par des augmentations modérées chroniques des paramètres hématologiques qui doivent améliorer la capture et le transport de l'oxygène. Au niveau cellulaire, la régulation transitoire du métabolisme glycolytique anaérobie semble soutenir les ajustements mitochondriaux organe-spécifiques. La plasticité mitochondriale améliore le métabolisme aérobie dans le foie, tandis que dans le cortex rétrosplénial, elle favorise un état de production d'énergie aérobie plus efficace (plus d'ATP synthétisé avec moins d'oxygène consommé). Chez le rat, la réponse ventilatoire contrainte peut être insuffisante et nécessiter une compensation hématologique excessive. La plasticité mitochondriale semble absente dans le foie, alors que son expression dans le cortex rétrosplénial repose fortement sur des augmentations énergétiquement coûteuses du contenu mitochondrial pour soutenir les demandes d'énergie. Étant donné que l'amélioration de la capture, du transport et de l'utilisation de l'oxygène dans des conditions hypoxiques sont des caractéristiques typiques des espèces natives de haute altitude, la réponse d'acclimatation observée chez les souris peut être considérée comme adaptative, tandis que la réponse hématologique exacerbée et la faible plasticité métabolique (mitochondriale) des rats affecteront probablement leurs performances physiologiques en cas d'hypoxie environnementale, ce qui les rendra par conséquent inadaptés. Nos résultats contribuent à une meilleure compréhension des bases systémiques, cellulaires et subcellulaires de l'acclimatation adaptative et inadaptée à la haute altitude chez les mammifères. Enfin, comme les souris FVB et les rats SD sont des souches dérivées respectivement des souris domestiques et des rats communs, la divergence physiologique qui se produit pendant l'acclimatation à l'hypoxie peut expliquer, au moins en partie, la capacité des souris à coloniser des habitats de haute altitude, contrairement aux rats, et renforce l'hypothèse selon laquelle les souris sont préadaptées à la haute altitude. / High-altitude environments (>2,500 m) are characterized by the reduced availability of oxygen compared to sea level; a condition known as environmental hypoxia. Acclimatization to high altitude involves various adjustments at the systemic, cellular, and subcellular levels, aiming to optimize oxygen utilization and energy production. In some individuals, acclimatization successfully maintains systemic homeostasis with no further functional trade-offs (adaptive acclimatization), whereas in others, concomitant detrimental effects happen in parallel physiological processes (maladaptive acclimatization). This divergence is evident in FVB mice and Sprague Dawley (SD) rats born and raised in laboratory conditions at high altitudes. The FVB mice display hypoxia-adaptive phenotypes, with increased ventilation, tidal volume, alveolar surface area, lung volume, and metabolic rate, along with only moderately elevated hematocrit and hemoglobin concentration. Conversely, the SD rats exhibit maladaptive phenotypes, including impaired respiratory control, excessive hematocrit and hemoglobin concentration, right ventricular hypertrophy, and depressed metabolism. Since such divergence is absent in normoxic animals, in this study, we test the hypothesis that acclimatization to environmental hypoxia triggers systemic, cellular, and subcellular hypoxia-adaptive adjustments in FVB mice but not in SD rats in the form of enhancements in oxygen capture and transport and tissue-specific metabolic modulations at the cellular and mitochondrial levels. To achieve this, we exposed adult male FVB mice and SD rats to normobaric hypoxia (12% O2) for 0, 1, 7, or 21 days to recreate the process of acclimatization. After each exposure period, we measured ventilatory, hematologic, and metabolic parameters in vivo. Additionally, we assessed mitochondrial bioenergetics (e.g., ATP synthesis and O2 consumption rates) during acclimatization using fresh samples of liver and retrosplenial brain cortex, two of the most metabolically demanding tissues in rodents. Furthermore, we quantified the activity of citrate synthase (an index of mitochondrial content) and the activities of enzymes representative of glycolytic (hexokinase), aerobic (pyruvate dehydrogenase), and anaerobic (lactate dehydrogenase) metabolic pathways in frozen samples of liver and retrosplenial cortex. At the systemic level, acclimatization to hypoxia in mice led to early increases in ventilation complemented by chronic moderate enhancements in hematological parameters, which should improve oxygen capture and transport. At the cellular level, the transient upregulation of anaerobic glycolytic metabolism appears to support organ-specific mitochondrial adjustments. Notably, mitochondrial plasticity enhanced aerobic metabolism in the liver while promoting an efficient aerobic energy-production state (more ATP produced with less oxygen consumed) in the retrosplenial cortex. In rats, the constrained ventilatory response may prove insufficient and necessitate excessive hematological compensation. Moreover, mitochondrial plasticity appears to be absent in the liver of rats, whereas in the retrosplenial cortex, it heavily relies on energetically expensive increases in mitochondrial content to meet energy demands. Since enhanced oxygen capture, transport, and utilization under hypoxic conditions are typical features of high-altitude-native species, the acclimatization response observed in mice can be considered adaptive, whereas the exaggerated hematological response and limited metabolic (mitochondrial) plasticity in rats are likely to impact their physiological performance in environmental hypoxia, making it maladaptive. Our findings contribute to a better understanding of the systemic, cellular, and subcellular mechanisms underlying adaptive and maladaptive acclimatization to high altitude in mammals. Ultimately, considering that FVB mice and SD rats are strains derived from house mice and common rats respectively, the physiological divergence observed during acclimatization to hypoxia may partly explain the ability of mice to colonize high-altitude habitats, in contrast to rats. This further supports the hypothesis that mice are pre-adapted to high altitude.

Toxoplasma gondii est un protozoaire zoonotique ubiquiste capable d’infecter tous les homéothermes dont l’homme. Un contraste géographique marqué a été relevé à l’échelle globale concernant la diversité génétique et la pathogénicité chez l’homme des souches de ce parasite. Un nombre croissant d’études montre l’importance de considérer l’influence du facteur souche parasitaire dans l’étude de l’épidémiologie de la toxoplasmose humaine. Cependant, les données de diversité génétique demeurent très limitées pour de larges régions du monde dont l’Asie et l’Afrique. Egalement, les déterminants de la structure spatiale des populations de T. gondii dans le monde demeurent mal compris. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à l’influence des échanges humains sur l’évolution des populations du parasite en Afrique, et plus particulièrement au Sénégal. Nos résultats soutiennent un rôle important des rongeurs invasifs qui accompagnent les échanges humains dans l’introduction de souches au niveau des zones portuaires du pays par voie maritime.Nos résultats suggèrent également un rôle de la souris invasive Mus musculus domesticus dans la contre-sélection de la lignée clonale Africa 1, la lignée prédominante de T. gondii en Afrique de l’Ouest. Ces nouveaux éléments éclairent sur une partie des mécanismes qui régissent le fonctionnement des populations de T. gondii. D’autres études réalisées dans différents contextes épidémiologiques, alliées à des études expérimentales, seront nécessaires pour donner une juste mesure de l’influence de ces interactions hôtes-parasites sur l’épidémiologie de la toxoplasmose. / Toxoplasma gondii is a ubiquitous zoonotic protozoan capable of infecting all homeotherms including humans. A marked geographical contrast has been noted at the global scale concerning the genetic diversity and pathogenicity in humans of strains of this parasite. A growing number of studies show the importance of considering the influence of strain factor in the study of the epidemiology of human toxoplasmosis. However, genetic diversity data remain very limited for large regions of the world including Asia and Africa. Also, the determinants of the spatial structure of T. gondii populations worldwide remain poorly understood. During this work, we were interested in the influence of human exchanges on the evolution of parasite populations in Africa, and more particularly in Senegal. Our results support an important role of invasive rodents that accompany human exchanges in the introduction of strains at the port areas of the country through maritime trade. Our results also suggest a role of the invasive mouse Mus musculus domesticus in the counterselection of the clonal lineage Africa 1, the predominant lineage of T. gondii in West Africa. These new elements shed light on some of the mechanisms that shape T. gondii populations. Further studies in different epidemiological situations, combined with experimental studies, will be needed to accurately measure the influence of these host parasite interactions on the epidemiology of toxoplasmosis.

Les rongeurs caviomorphes constituent l’un des groupes de mammifères placentaires les plus diversifiés d’Amérique du Sud. Malgré la grande diversité actuelle et néogène du groupe, les premières phases de l’histoire évolutive des caviomorphes n’étaient documentées que par quelques localités à l’échelle de tout le continent sud-américain. Les recherches paléontologiques récentes menées en Amazonie péruvienne ont permis la découverte de 18 localités éocènes et oligocènes, livrant de nombreux restes dentaires de caviomorphes inédits. L’étude de ces fossiles a conduit à la description et à la comparaison de 52 taxons distincts, dont 11 nouveaux genres et 17 nouvelles espèces. Ce travail révèle une riche diversité alpha-taxonomique des caviomorphes en Amazonie péruvienne à la fin de l’Éocène moyen, mais surtout à l’Oligocène inférieur et à l’Oligocène supérieur, trois fenêtres temporelles jusqu’alors très peu documentées dans les régions de basses latitudes du continent sud-américain. Les localités étudiées de la fin de l’Éocène moyen livrent les plus anciens caviomorphes connus à ce jour. Dans ces localités, la faible diversité taxinomique, associée à une faible disparité morphologique, incluant des taxons caractérisés par des traits dentaires plésiomorphes, rappelant les formes hystricognathes sub-contemporaines de l’Ancien Monde. Cela suggère un intervalle de temps court entre l’arrivée en Amérique du Sud des hystricognathes pionniers et l’émergence des espèces étudiées. Les assemblages de caviomorphes des localités plus récentes montrent une disparité plus importante et livrent des représentants des éréthizontoïdes, octodontoïdes et chinchilloïdes. L’analyse approfondie du matériel d’étude et sa comparaison avec des spécimens provenant d’autres gisements sud-américains ont permis une meilleure compréhension de l’homologie et de l’évolution des structures dentaires chez les caviomorphes. Une analyse cladistique de grande ampleur, incluant un grand nombre de familles des quatre super-familles (i.e., Cavioidea, Erethizontoidea, Chinchilloidea et Octodontoidea) a été réalisée. Elle a permis pour la première fois la reconnaissance de groupes basaux des caviomorphes. Les régions de basses latitudes du continent sud-américain paraissent être le centre d’origine des caviomorphes et le lieu d’une première diversification basale du groupe à la fin de l’Éocène moyen. Les quatre super-familles émergeraient au cours de l’Éocène supérieur–Oligocène inférieur, illustrant ainsi une deuxième radiation majeure du groupe au cours du Paléogène. Durant cette période, les caviomorphes se seraient dispersés aux moyennes et hautes latitudes. L’origine géographique des super-familles reste quelque peu ambiguë, excepté pour les chinchilloïdes qui émergeraient dans les régions de basses latitudes. Nos résultats mettent également en évidence l’existence d’une troisième radiation autour de la limite Oligocène–Miocène. Cette troisième phase correspondrait à la diversification des chinchilloïdes, octodontoïdes, et éréthizontinés basaux et à l’émergence du groupe couronne des caviidés, des octodontoïdes et très probablement des chinchilloïdes. Ces trois événements de diversifications majeures au cours du Paléogène sont concomitants avec des évènements climatiques globaux et des périodes intenses de surrection andine. / Caviomorph rodents represent one of the most successful groups of placental mammals from South America. Despite their high modern and Neogene diversity, their early evolutionary history has long remained obscure. Recent paleontological investigations in Peruvian Amazonia allowed for the discovery of 18 Eocene and Oligocene localities yielding many new fossils of caviomorphs (mainly isolated teeth). Fifty-two taxa, including 11 new genera and 17 new species, are described here. This study reveals a rich alpha-taxonomic diversity of caviomorphs in Peruvian Amazonia during the late Middle Eocene, Early Oligocene and Late Oligocene. These three periods were until now poorly documented in the low-latitudes of South America. The late Middle Eocene localities yield the earliest representatives of the group. In these localities, the low taxonomical diversity, associated with a low morphological disparity including taxa that harbor very primitive dental features, reminiscent to those observed in coeval Old World hystricognaths, suggest that a short time range of caviomorph evolutionary history had undergone in South America prior the emergence of these rodents. The most recent caviomorph assemblages show a higher disparity and yield representatives of erethizontoids, octodontoids and chinchilloids. The exhaustive analysis of the material and its comparison with specimens from other South American localities further our understanding regarding the homology and the evolution of dentary structures in caviomorphs. A cladistic assessment with a comprehensive taxonomic sampling including most families of the four superfamilies (i.e., Cavioidea, Erethizontoidea, Chinchilloidea, and Octodontoidea) was undertaken. For the first time, several stem Caviomorpha were recognized. Low latitudes of South America are thus viewed as the cradle and the first diversity hotspot of early caviomorphs. A second radiation would have occurred during the Late Eocene–Early Oligocene and would correspond to the emergence of the four superfamilies. At this time, caviomorphs would disperse towards the middle and high latitudes. The geographic origin of modern superfamilies remains somewhat ambiguous, except for chinchilloids which would emerge in low-latitude regions. A third radiation would have also occurred, around the Oligocene–Miocene transition, corresponding to the more recent diversification of stem Chinchilloidea, Octodontoidea, Erethizontoidea and the emergence of crown Erethizontinae, Caviidae, Octodontoidea, and probably Chinchilloidea. It is noteworthy that these three Paleogene diversification phases were contemporaneous with global climatic events and intense Andean uplift events.

La résistance pléiotropique (MDR) est une propriété de certaines cellules relative à la capacité de rejeter ou d’évacuer une très large variété de substances potentiellement toxiques. Les pompes à l’origine de ce rejet sont des protéines membranaires appartenant à la superfamille ABC (ATP-Binding Cassette). Deux membres de cette famille ABC confèrent la propriété de résistance pléiotropique, P-gp (P-glycoprotein) et MRP1 (Multidrug Resistance-associated Protein). Nous avons mené une étude fonctionnelle sur l’activité de ces deux transporteurs dans la muqueuse olfactive à la fois chez le rat et la souris. Nous avons employé le test fluorométrique à la calcéine-AM sur des tranches coronales de la muqueuse olfactive incubées en présence d’inhibiteurs spécifiques des transporteurs de la résistance pléiotropique, vérapamil et cyclosporine A comme inhibiteurs de Pgp ainsi que probénécide et MK571 comme inhibiteurs de MRP1. Chacun de ces quatre inhibiteurs provoque une augmentation significative de l’intensité de la fluorescence.Afin de savoir si les transporteurs de la résistance pléiotropique peuvent être impliqués dans la réponse olfactive nous avons examiné les réponses évoquées par des odorants seuls ou mélangés à l’aide d’enregistrements d’électro-olfactogrammes (EOG). En présence des deux inhibiteurs de MRP1, l’amplitude maximale des EOG est significativement réduite pour chaque stimulus odorant testé, tandis que les inhibiteurs de Pgp n’ont qu’un effet modéré ou nul. L’expression des gènes codant pour Pgp et MRP1 dans l’épithélium olfactif ont ensuite été confirmées par RT-PCR. L’ensemble de ces résultats suggère que les transporteurs MRP1 et Pgp sont présents et fonctionnels dans l’épithélium olfactif principal des rongeurs et sont impliqués dans la réponse aux odorants. Leur fonction précise dans l’olfaction reste à élucider / Multidrug resistance (MDR) is a property of various cells associated with the capacity to reject or efflux a wide range of potentially harmful substances out of the cell. Pumps that effect such efflux are membrane proteins and belong to the ATP- binding cassette (ABC) superfamily. Among the members of the ABC family two are conferring MDR, P-glycoprotein (Pgp) and the multidrug resistance-associated protein (MRP1). In this study we investigated the functional activity of MDR transporters in olfactory mucosa of two species, rat and mouse. We used the fluorometric calcein-AM uptake assay on olfactory mucosal slices incubated with specific inhibitors of the MDR-transporters, verapamil and cyclosporin A as Pgp-inhibitors, and probenecid and MK571 as MRP-inhibitors. All four inhibitors caused significant increases in fluorescence intensities. To test if MDR transporters may be involved in the olfactory response we examined odorant evoked responses to single and mixed odorants by means of electro-olfactograms recordings (EOG). In the presence of the two MRP inhibitors, maximum EOG amplitudes were significantly reduced for all odorants tested, while Pgp inhibitors had only a moderate or no effect. Expression of Pgp and MRP1 encoding genes in the olfactory epithelium was further confirmed by RT-PCR. The results together suggest that MRP and Pgp transporters are present and functional in the main olfactory epithelium of rodents and are implicated in the olfactory response. The precise functional role in olfaction remains to be elucidated.

L’évolution de la dentition des mammifères se caractérise par d’importantes innovations morphologiques comme la mise à occlusion et l’hétérodontie. Parmi rongeurs, dont la formule dentaire est fortement réduite, les arvicolinés possèdent une dentition hautement dérivée, avec des molaires prismatiques et hypsodontes. L’objectif de cette thèse est d’explorer les différentes innovations morphologiques de la dentition au travers des aspects développementaux et adaptatifs. Les méthodes de morphométrie géométrique sont utilisées sur les molaires, les incisives et les mandibules afin d’explorer les dynamiques de développement et d’évolution de la dentition. Un modèle développemental permettant de prédire les proportions de molaires inférieures est examiné et validé à l’échelle de l’ordre des rongeurs ; il peut également être étendu à la prémolaire. De plus, le lien entre la morphologie dentaire, notamment les proportions de molaires, et le régime alimentaire est complexe, un caractère morphologique ne reflétant pas directement une alimentation. Cependant les covariations entre les molaires marquent le mouvement de mastication et ainsi la fonction. Nos résultats confirment une imbrication complexe des contraintes historiques, fonctionnelles et développementales dans l’interprétation des morphologies. Les différentes composantes de la mandibule présentent une organisation hiérarchique complexe. Le développement de la dentition des mammifères est gouverné par des processus similaires mais des mécanismes tels que l’hétérochronie ont pu conduire à une diversification des phénotypes au cours du temps. / The evolution of mammalian dentition is defined by profound morphological modifications as occlusion and heterodonty. Among rodents, characterized by a reduced dental formula, arvicolines have a highly derived dentition, with prismatic and hypsodont molars. The aim of this Ph.D thesis is to explore various morphological innovations through developmental and adaptive aspects. Geometric morphometric methods were used on molars, incisors and mandibles to investigate the dynamics of development and evolution of dentition. A developmental model predicting molar proportions is tested and confirmed for the rodent order; it could be also extended to the premolar. The relationship between dental morphology, in particular molar proportions, and diet is complex, diet being not directly inferred from one morphological trait. Yet, covariations between molars inform on masticatory movement and thus on function. Our results confirmed that morphologies could be understood from a complex combination of historical, functional and developmental constraints. The various structures of the mandible have a complex hierarchical organization. The development of mammalian dentition is controlled by similar processes but through times, mechanisms as heterochrony may lead to a diversification of phenotypes.

L'ordre des rongeurs (Rodentia) est le groupe de mammifères le plus riche en espèces, les muroïdes étant la superfamille la plus diversifiée. Comme ils occupent des niches écologiques arboricoles, semi-aquatiques, souterraines et terrestres, les rongeurs peuvent présenter des traits morphologiques reflétant leurs adaptations à des environnements aussi divers. Cette thèse porte sur la morphologie de l'endocrâne, de la bulle auditive et de la cochlée dans trois tribus (Otomyini, Taterillini et Gerbillini) représentant 10 espèces de rongeurs africains, en se concentrant sur la variabilité de ces traits, leur fonction et leur adaptabilité, à l'aide d'imagerie par micro-scanner et de méthodes de comparaison de formes tridimensionnelles. De plus, les variations de la taille du crâne ont également été étudiées en fonction du réchauffement climatique et des variables climatiques. Les changements / variations morphologiques sont liées à des différences environnementales. Par conséquent, chaque chapitre de cette étude détaille l'effet des changements environnementaux (dans l'espace et dans le temps) sur différents traits morphologiques, c'est-à-dire la taille générale du crâne (chapitre 2), la cochlée et les bulles auditives (chapitre 3), et la taille et la forme endocrânienne (chapitre 4). Le chapitre 2 traite spécifiquement du changement climatique au sens strict et les deux autres chapitres traitent de différents gradients environnementaux. Le chapitre 2 teste l'applicabilité de la "troisième réponse universelle au réchauffement" (c'est-à-dire de la diminution de la taille corporelle) et de la "règle des ressource" dans deux sous-familles de muridés, Murinae et Gerbillinae. L'étude montre que la troisième réponse n'est pas universelle puisqu'une seule espèce s'est conformée à ce type de réponse. De plus, il a été démontré que la disponibilité de nourriture (règle des ressources) était un facteur plus important que la règle de Bergmann pour expliquer les corrélations entre variations de l'environnement et celles de la taille des espèces de rongeurs.[...] / The order Rodentia is the most speciose group of mammals with muroids being the most diverse superfamily. Since they are represented in arboreal, semiaquatic, subterranean and terrestrial niches, rodents may exhibit morphological traits reflecting their adaptations to such diverse environments. This thesis focuses on the morphology of the endocranium, auditory bulla and cochlea in three tribes (Otomyini, Taterillini and Gerbillini) representing 10 species of African rodents, concentrating on their variability, function and adaptability, using micro-CT imaging and 3D shape comparative methods. Additionally, variations in cranial size were also studied in respective of global warming and climatic variables. Morphological changes/variations are a result of environmental change, therefore each chapter in this study details the effect of environmental change (in space and time) on different morphological traits i.e. general cranial size (chapter 2), cochlea and auditory bulla (chapter 3) and endocranial size and shape (chapter 4). With chapter 2 dealing specifically with climate change in its straict sense and the remaining two chapters looking at different environmental gradients. Chapter 2 tests the applicability of the "third universal response to warming" (i.e. declining body size) and the Resource Rule in two murid subfamilies, Murinae and Gerbillinae. The study shows that the third response is not as universal as only one species conformed to this response. Further, food availability (Resource Rule) was shown to be the more important factor correlated with body size variations in rodent species than Bergmann's Rule. [...]

La dispersion est un trait d'histoire de vie qui joue un rôle majeur dans le fonctionnement des populations naturelles. Comprendre ce phénomène et son évolution est aujourd'hui déterminant pour la gestion des populations dans des écosystèmes de plus en plus anthropisés. Cette étude s'est attachée à caractériser la dispersion et ses déterminants chez le campagnol des champs, Microtus avalis, dans un paysage agricole de l'Ouest de la France. L'instabilité spatio-temporelle des agroécosystèmes et la démographie cyclique de ce petit rongeur colonial en font un modèle exceptionnel pour aborder cette problématique. La constitution d'une banque de marqueurs microsatellites nous a permis d'utiliser des approches de génétique des populations et de génétique paysagère. Une seule entité génétiquement homogène couvre les 500 km² du site d'étude et le patron d'isolement par la distance qui caractérise cette « population » indique que seule la distance limite le flux génique dans ce paysage. Les variations des patrons génétiques au cours des cycles reflètent l'instabilité de la balance entre dérive génétique et dispersion et montrent que le flux génique est positivement lié à la densité. Les patrons de dispersion, différents entre mâles et femelles (dispersion biaisée vers les mâles), suggèrent que la dispersion n'est pas déterminée par les mêmes causes évolutives selon le sexe. La colonisation par les femelles des habitats temporaire (les cultures annuelles), particulièrement massive lors des pullulations, permet la cohésion spatiale de la population. Sa cohésion génétique est assurée par les migrations répétées des mâles entre colonies pour la reproduction. Ce fonctionnement est rendu possible par l'extrême rapidité cycle de vie du campagnol des champs qui compense l'instabilité du paysage. L'intégration des différents résultats de cette étude dans un modèle de dispersion couplé à un modèle dynamique de paysage devrait permettre d'évaluer l'impact de l'évolution de l'agriculture sur cette espèce emblématique de la biodiversité de ces paysages.

Le cannabis produit de nombreux effets psychologiques et physiologiques sur le corps humain. Les molécules contenues dans cette plante, désignées comme « phytocannabinoïdes », activent un système endogène qu’on appelle le système endocannabinoïde (eCB). Les effets de la consommation de cannabis sur la vision ont déjà été décrits sans cependant de formulation sur les mécanismes sous-jacents. Ces résultats comportementaux suggèrent, malgré tout, la présence de ce système eCB dans le système visuel, et particulièrement dans la rétine. Cette thèse vise donc à caractériser l’expression, la localisation et le rôle du système eCB dans la rétine du singe vervet, une espèce animale ayant un système visuel semblable à celui de l’humain. Nous avons mis au point un protocole expérimental d’immunohistochimie décrit dans l’article apparaissant dans l’Annexe I que nous avons utilisé pour répondre à notre objectif principal. Dans une première série de quatre articles, nous avons ainsi caractérisé l’expression et la localisation de deux récepteurs eCBs reconnus, les récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1R) et de type 2 (CB2R), et d’un 3e présumé récepteur aux cannabinoïdes, le récepteur GPR55. Dans l’article 1, nous avons démontré que CB1R et une enzyme clé de ce système, la fatty acid amide hydrolase (FAAH), sont exprimés dans les parties centrale et périphérique de la rétine, et abondamment présents dans la fovéa, une région où l’acuité visuelle est maximale. Dans l’article 2, nous avons localisé le CB2R dans des cellules gliales de la rétine : les cellules de Müller et nous avons proposé un modèle sur l’action de cette protéine dans la fonction rétinienne faisant appel à une cascade chimique impliquant les canaux potassiques. Dans l’article 3, nous avons observé le GPR55 exclusivement dans les bâtonnets qui sont responsables de la vision scotopique et nous avons soumis un deuxième modèle de fonctionnement de ce récepteur par le biais d'une modulation des canaux calciques et sodiques des bâtonnets. Vu que ces 3 récepteurs se retrouvent dans des cellules distinctes, nous avons suggéré leur rôle primordial dans l’analyse de l’information visuelle au niveau rétinien. Dans l’article 4, nous avons effectué une analyse comparative de l’expression du système eCB dans la rétine de souris, de toupayes (petits mammifères insectivores qui sont sont considérés comme l’étape intermédiaire entre les rongeurs et les primates) et de deux espèces de singe (le vervet et le rhésus). Ces résultats nous ont menés à présenter une hypothèse évolutionniste quant à l’apparition et à la fonction précise de ces récepteurs. Dans les articles subséquents, nous avons confirmé notre hypothèse sur le rôle spécifique de ces trois récepteurs par l’utilisation de l’électrorétinographie (ERG) après injection intravitréenne d’agonistes et d’antagonistes de ces récepteurs. Nous avons conclu sur leur influence indéniable dans le processus visuel rétinien chez le primate. Dans l’article 5, nous avons établi le protocole d’enregistrement ERG normalisé sur le singe vervet, et nous avons produit un atlas d’ondes ERG spécifique à cette espèce, selon les règles de l’International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV). Les patrons électrorétinographiques se sont avérés semblables à ceux de l’humain et ont confirmé la similarité entre ces deux espèces. Dans l’article 6, nous avons démontré que le blocage de CB1R ou CB2R entraine une modification de l’électrorétinogramme, tant au niveau photopique que scotopique, ce qui supporte l’implication de ces récepteurs dans la modulation des ondes de l’ERG. Finalement, dans l’article 7, nous avons confirmé le modèle neurochimique proposé dans l’article 3 pour expliquer le rôle fonctionnel de GPR55, en montrant que l’activation ou le blocage de ce récepteur, respectivement par un agoniste (lysophosphatidylglucoside, LPG) ou un antagoniste (CID16020046), entraine soit une augmentation ou une baisse significative de l’ERG scotopique seulement. Ces données, prises ensemble, démontrent que les récepteurs CB1R, CB2R et GPR55 sont exprimés dans des types cellulaires bien distincts de la rétine du singe et ont chacun un rôle spécifique. L’importance de notre travail se manifeste aussi par des applications cliniques en permettant le développement de cibles pharmacologiques potentielles dans le traitement des maladies de la rétine. / Cannabis produces a range of psychological and physiological effects on the human body. Cannabinoids are the chemical compounds found in cannabis that activate an endogenous system, termed the endocannabinoid (eCB) system. Reports made in the 1970s have noted that cannabis consumption affects vision. It is therefore suggested that the eCB system is present in the visual system, particularly in the retina. This thesis aims at characterizing the expression, localization, and role of the eCB system in the vervet monkey retina. This animal model has a similar visual system as humans. Using immunohistochemistry methods presented in the article of Annexe I, we have established an experimental protocol to answer our goal. In the first series of four articles, we have characterized the expression and localization of the cannabinoid receptor 1 (CB1R), cannabinoid receptor 2 (CB2R), and the putative cannabinoid receptor GPR55. In Article 1, we have demonstrated that CB1R and a key enzyme of this system, FAAH (fatty acid amide hydrolase), are expressed in the central and peripheral retina, but heavily present in the fovea, the retinal region responsible for high acuity vision. In Article 2, we have localized CB2R in the glial Müller cells and hypothesized a possible mechanism of action of CB2R involving potassium buffering. In Article 3, we found that GPR55 is exclusively expressed in rods and have proposed its role through the modulation of calcium and sodium channels in rods. Given that these three receptors are segregated in the vervet monkey retina, we suggested that they might have distinct roles in retinal physiology. In Article 4, we reported a comparative analysis of the expression of the eCB system components in the retina of rodents, tree shrews (small mammals considered as early primates), and monkeys. This paper provides evidence that the eCB system is differently expressed in the retina of these mammals and suggests a distinctive role of eCBs in visual processing. In the subsequent series of three articles, we confirmed their suggested roles in the retina by using electroretinography (ERG) and intravitreal injections of agonist and antagonist of these receptors. We concluded that they indeed play important roles in the retina. In Article 5, we developed a standard protocol for ERG testing in our animal model and have published an ERG atlas with normalized amplitudes and latency values similar to that of humans, following the guidelines of the International Society for Clinical Electrophysiology of Vision. In Article 6, we showed that blockade of CB1R or CB2R with specific antagonists modifies the ERG, both in photopic and scotopic conditions, which confirms the implication of these receptors in normal retinal function. Finally, in Article 7 (expression of GPR55 in rods only), we confirmed the suggest role of GPR55 in rods by showing that activation or blockade of GPR55 with a specific agonist (lysophosphatidylglucoside) or antagonist (CID16020046) increases or decreases the amplitude of the scotopic ERG waveforms. Taken together, these articles demonstrate that CB1R, CB2R, and GPR55 are differentially expressed in the vervet monkey retina and have distinct roles. This work has also clinical relevance in the way that we have discovered new pharmacological targets that can be used for treatment of many retinal diseases.

Les rongeurs commensaux sont responsables de grands dommages en agriculture et dans les zones urbaines. En tant qu’espèces invasives, elles peuvent mettre en danger les espèces locales et sont porteurs et vecteurs de plusieurs zoonoses importantes. Les méthodes de contrôle sont basées principalement sur l’utilisation des warfarines, lesquelles produisent un grand nombre d’intoxications sur des espèces non ciblées et ont perdu une partie de leur efficacité à cause des résistances génétiques constatées chez les espèces cibles. De plus, ces méthodes sont considérées comme inhumaines parce qu’elles causent une mort lente et douloureuse par hémorragies. L’olfaction est une source principale d’évaluation des risques présents dans l’environnement pour les rongeurs, avec la perception des signaux chimiques des prédateurs ou signaux de toxicité des plants/nourriture. Cette perception olfactive peut être utilisé pour modifier l’utilisation de l’espace des rongeurs. L’objectif de cette thèse était l’identification des réponses comportementales aux messages chimiques importants (par exemple les signaux chimiques émis par les plantes et les prédateurs) dans l’écologie de la souris domestique (Mus musculus), avec l’utilisation de souches de laboratoire comme modèle des animaux sauvages. Nos résultats ont montré que la souris a évité de façon significative les signaux chimiques complexes du furet et un signal chimique ubiquitaire des plantes, lié à la maturation et la pourriture des aliments (l’éthanol). La protéine du chat Fel d 1, laquelle fait partie de la famille des sécrotoglobines et est un allergène majeur du chat, n’a pas modifié le comportement d’exploration de la souris ou son comportement de recherche et de consommation de nourriture. Le composant chimique des fèces de renard, le TMT a induit un évitement clair et des réponses de stress comme cela a été rapporté dans la littérature. De plus, j’ai fait une revue de la littérature pour évaluer et discuter les méthodes de contrôle des rongeurs d’un point de vue éthique, revue qui a démontré que les méthodes actuelles peuvent être considérés inhumaines et ne correspondent pas aux attentes actuelles de la société et aux standards sur le bien-être dans d’autres domaines comme les élevages de production ou les animaux de laboratoire. Ces résultats ouvrent des nouvelles voies de recherche afin d’identifier les composants chimiques du furet et des plantes liés au comportement d’évitement des rongeurs, les prochaines étapes utilisant des animaux sauvages à la fois en laboratoire et sur le terrain. / Rodent commensal species produce great damage in agriculture and urban areas. As invasive species they can endanger local species and are carriers and vectors of several important zoonoses. Control methods rely mainly on the use of warfarins, which can be inadvertently be taken up by untargeted species. Warfarins have also lost their efficacy in rodents due to the development of genetic resistance. In addition, these methods are considered inhumane as they cause a slow and painful death due to haemorrhages. Olfaction is a main source for environmental risk assessment by rodents, and it can be used to modify their use of space. My aim in this thesis was to identify behavioural reactions of the house mouse (Mus musculus), using laboratory strains as models of wild animals, to ecologically meaningful chemical messages, including predator and plant chemical olfactory cues. My results showed that mice avoided complex ferret olfactory cues and ethanol which is a ubiquitous chemical related to fruit rotting and ripening. The feline protein Fel d 1, which belongs to the secretoglobin family and is a major cat allergen in humans, did not elicit significant avoidance or alter foraging behaviour in mice. However, Trimethylthiazoline purified from fox faeces, elicited clear avoidance behaviour and stress responses. I carried out a bibliographic review to evaluate and discuss rodent pest control methods from an ethical standpoint. This literature showed that many of the current methods of pest control are considered inhumane, and do not tally with current society concerns and welfare standards in other domains such as farms or laboratory animals. These results raise new research questions to identify ferret and plant chemical compounds that can induce rodent avoidance, and to carry out next stage of research with wild animals both under laboratory and field conditions.

La gestion de populations de rongeurs est importante car ils peuvent causer divers problèmes économiques, écologiques et sanitaires. Cette gestion s'appuie sur des méthodes de prévention, celles-ci étant des mesures architecturales, hygiéniques et des pratiques agricoles. Elle s'appuie également sur des méthodes de lutte biologique, chimique et mécanique. La lutte chimique se fait principalement avec l'utilisation de rodenticides anticoagulants qui agissent plusieurs heures après ingestion permettant d'éviter l'éviction alimentaire. L'utilisation excessive de ces molécules a entrainé la sélection de résistance chez certains individus rendant leur utilisation peu efficace. Il y a alors eu le développement de nouvelles molécules, mais celles-ci sont plus écotoxiques. Nous nous sommes intéressés dans ces travaux de thèse à la gestion de populations de rongeurs dans un cadre de risque sanitaire leptospirosique. Les rongeurs sont les principaux réservoirs de leptospires pathogènes, des bactéries Spirochètes responsables de la leptospirose. La leptospirose est une zoonose ré-émergeante à répartition mondiale dont le nombre de cas annuel est évalué à approximativement un million et dont il y a eu une augmentation du nombre de cas ces dernières années. Elle est endémique en régions tropicales. C'est une maladie dont l'incidence réelle est sous-estimée en raison notamment de la grande variabilité de symptômes possibles allant du syndrome grippal à des formes rénales. Le taux de mortalité est élevé aux alentours de 10% mais pouvant aller jusqu'à 50% dans certains cas avec des complications pulmonaires. De nombreux facteurs influent sur le cycle complexe de transmission de la leptospirose. Il peut y avoir un risque sanitaire lié à la présence de rongeurs porteurs de leptospires pathogènes, qui peut être difficile à contrôler si les rongeurs sont résistants aux rodenticides anticoagulants utilisés pour réguler leurs populations. De plus, il peut y avoir des problèmes d'exposition à des risques écotoxiques lors de mise en place de traitements chimiques. Nous avons étudié plusieurs cas concrets montrant la difficulté dans la prise de décision liée à la gestion des rongeurs dans des contextes divers. Dans un contexte de problèmes économiques, nous avons analysé le portage de leptospires pathogènes par des campagnols des champs et des campagnols terrestres ainsi que la résistance de cible à la bromadiolone, molécule utilisée en lutte chimique à basse densité de population. Nous nous sommes intéressés à l'influence de la perception sociétale sur le risque sanitaire lié à des souris dans un élevage bovin dans lequel il y a des cas de leptospirose humaine et de leptospirose bovine. Dans le cadre d'un projet visant à étudier l'efficacité de gestion de populations de rongeurs commensaux en Martinique dans un contexte leptospirosique, nous avons regardé l'exposition des rongeurs aux AVKs et la résistance de cible aux AVKs. Pour le portage de leptospires pathogènes par les campagnols nous avons trouvé des prévalences allant de 3% à 53% selon la zone étudiée. Il y avait 3 mutations sur le gène vkorc1 amenant peu de résistance de cible à la bromadiolone. Dans l'élevage bovin nous avons notamment trouvé que la perception sociétale de l'éleveur sous-estimait le risque lié aux souris dont 41% étaient porteuses de leptospires pathogènes et 50% étaient porteuses de mutations du gène vkorc1 amenant de la résistance de cible aux AVKs. En Martinique nous avons trouvé que 54% des individus analysés avaient été exposé à au moins une molécule AVKs et qu'il y avait plusieurs mutations du gène vkorc1 dont certaines pas encore caractérisées amenant de la résistance de cible aux AVKs. La gestion des rongeurs est un problème complexe avec plusieurs facteurs à prendre en compte que ce soient les risques liés à l'exposition aux rongeurs ou ceux liés à l'utilisation de rodenticides anticoagulants [etc...] / Management of rodent populations is important because they can cause various economic, ecologic and health problems. This management relies on prevention methods, these ones being architectural, hygienic and agricultural practices. It relies on biologic, chemical and mechanic control methods. Chemical control methods are made mainly with the use of anticoagulant rodenticide acting several hours after ingestion to provide food eviction. Excessive use of these molecules led to resistance selection of some individuals yielding their use underperforming. Then there has been new molecules development, but they are more ecotoxic. In these thesisworks we are interested in management of rodent populations within a framework of health risk of leptospirosis. Rodents are main reservoirs of pathogenic leptospires, Spirochete bacterias responsible of leptospirosis. Leptospirosis is a worldwide re-emerging zoonosis of which there are approximately one million of cases each year and of which there is an increasing number of cases these last years. It is endemic in tropical regions. It is a disease of which real incidence is underestimated because of especially large variability of possible symptoms ranging from flu syndrome to renal forms. Mortality rate is high around 10% and up to 50% in certain cases with pulmonary complications. Numerous factors influence on complex transmission cycle of leptospirosis. There can be health risk associated with presence of rodent carriers of pathogenic leptospires, which can be difficult to control if rodents are resistant to anticoagulant rodenticides used to regulate their populations. Furthermore, there can have exposition problems to ecotoxic risks throughout establishment of chemical treatment. We studied several concrete cases showing the difficulty in decision-making relied with rodent management in various contexts. In a context of economic problems, we analysed pathogenic leptospires carriage by meadow voles and ground voles as well as target resistance to bromadiolone, used molecule in chemical control of low population density. We are interested in influence of societal perception on health risk relied with mice in bovine farming in which there are human and bovine leptospirosis cases. In framework of a project leading to study efficiency of commensal rodent populations management in Martinique in a leptospirosis context, we looked rodent exposition to AVKs and target resistance to AVKs. For pathogenic leptospires carriage by voles we found prevalence ranging from 3% to 53% according to studied area. There were 3 mutations on vkorc1 gene leading to few target resistances to bromadiolone. In the bovine farming we found especially that societal perception of the breeder underestimated risk relied with mice of which 41% were carriers of pathogenic leptospires and 50% were carriers of vkorc1 gene mutations leading to target resistance to AVKs. In Martinique we found that 54% of analysed individuals have been exposed to at least one AVKs molecules and that there were several vkorc1 gene mutations in which certain were not characterised yet leading to target resistance to AVKs. Rodent management is a complex problem with several factors to take into account whether risks relied with rodent exposition or those relied with the use of anticoagulant rodenticides. Furthermore, the concept of risk is scientific but the perception which is subjective participates in decision-making of a way of management