Les neurones sérotoninergiques forment des réseaux complexes avec les autres systèmes de neurotransmission dans le système nerveux central. Le rôle du récepteur 5-HT2B dans ces réseaux est peu connu. L’ablation génétique ou la surexpression virale du récepteur 5-HT2B dans les neurones sérotoninergiques, nous ont permis de mettre en évidence sa participation à l’excitabilité de ces neurones. De fait, le récepteur 5-HT2B est nécessaire à l’action des antidépresseurs et de l'ecstasy qui provoquent une accumulation extracellulaire de sérotonine. Aussi, le récepteur 5-HT2B est capable d’agir tel un modulateur positif, à l’opposé des autorécepteurs 5-HT1A, sur l’activité des neurones sérotoninergiques. Ensuite, l’étude de la distribution du récepteur 5-HT2B et de son interaction avec la protéine de pontage CIPP nous a permis de décrire la distribution subcellulaire du récepteur 5-HT2B dans des cultures primaires de neurones d’hippocampe. La co-expression du récepteur 5-HT2B avec CIPP augmente significativement son adressage somatodendritique dans les synapses excitatrices. Au niveau fonctionnel, CIPP augmente la libération dendritique de calcium dépendante de la stimulation du récepteur 5-HT2B. En synergie avec CIPP, cette stimulation augmente le regroupement des récepteurs glutamatergiques NMDA suggérant un rôle dans la plasticité synaptique pouvant expliquer certains résultats précédents. / Serotonergic neurons are organized in complex networks interacting with other neurotransmitter systems in the brain. The 5-HT2B receptor contribution in these networks remains unclear. Using 5-HT2B receptor genetic ablation or a viral overexpression in the serotoninergic neurons, we have demonstrated its participation to the excitability of these neurons. In fact, 5-HT2B receptors are necessary for serotonin accumulation induced by ecstasy and antidepressants effects. Moreover, 5-HT2B receptors activation counteracts the 5-HT1A dependant inhibition on serotonergic neurons activity. Here we propose 5-HT2B receptor as positive modulator of serotonergic neurons. Then, studying 5-HT2B receptors and CIPP scaffold protein interaction allow us to identify the subcellular distribution of the receptor and a functional role of CIPP. Indeed, overexpression of both proteins in primary hippocampal cultures of neurons increases 5-HT2B receptors somatodendritic targeting at excitatory synapses. Thus CIPP increases dendritic calcium release dependent on 5-HT2B receptor stimulation. In synergy with CIPP, this stimulation increases NMDA receptors clustering suggesting a role in synaptic plasticity that could explain some of the previous findings.

La sérotonine ou 5-hydroxytryptamine (5-HT) est un neurotransmetteur impliqué dans un grand nombre de fonctions physiologiques (thermorégulation, mémoire, sommeil, humeur…). La pluralité des troubles engendrés par un dysfonctionnement sérotoninergique s’explique par le grand nombre de récepteurs associés (5-HT1 à 5-HT7, eux-mêmes divisés en sous-groupes). Parmi eux, les récepteurs 5-HT6 et 5-HT7 sont les derniers à avoir été identifiés. A ce jour bien que leurs rôles biologiques restent méconnus, ils sembleraient être impliqués dans certaines pathologies psychiatriques (dépression, anxiété, schizophrénie…) et pourraient représenter de nouvelles cibles thérapeutiques. Ainsi, dans un premier temps, une étude bibliographique présentera l’ensemble des récepteurs sérotoninergiques et détaillera les travaux relatant des 5-HT6 et 5-HT7. La seconde partie sera consacrée à la synthèse de ligands potentiels des 5-HT7 et à l’étude de relation structure-activité associée. L’exemplification d’une réaction de C2-arylation d’indole inédite catalysée par le cuivre fera l’objet de la troisième partie. La quatrième partie sera consacrée à la synthèse de ligands antagonistes connus des récepteurs 5-HT6 afin de les employer comme radiotraceurs potentiels. Cette partie exposera également la synthèse de ligands potentiels inédits de ces récepteurs. Enfin, les premiers résultats de radiosynthèse et de leur application TEP (Tomographie à Emission de Positons) seront exposés / Serotonin or 5-hydroxytryptamine (5-HT) is a neurotransmitter involved in many physiological functions (thermoregulation, memory, sleep, mood ...). The plurality of disorders caused by a serotonergic dysfunction due to the large number of receptors involved (5-HT1 to 5-HT7, divided themselves into sub-groups). Among them, the 5-HT6 and 5-HT7 are the last to be identified. To date, although their biological roles remain unknown, they appear to be involved in some psychiatric disorders (depression, anxiety, schizophrenia ...) and could represent new therapeutic targets. Thus, initially, a bibliographic study will present all the serotonin receptors and detail work on the 5-HT6 and 5-HT7. The second part will be devoted to the synthesis of potential ligands of 5-HT7 and the study of structure-related activity. The exemplification of a reaction of C2-arylation of indole catalyzed by copper will be the third party. The fourth part will be devoted to the synthesis of antagonists ligands known of 5-HT6 receptors in order to use them as potential radiotracers. This part also describes the synthesis of novel potential ligands of these receptors. Finally, preliminary results of radiosynthesis and their application PET (Positron Emission Tomography) are exposed

Chez un patient épileptique, aucun examen ne permet la délimitation exacte de la zone épileptogène (ZE) qui est définie par la zone corticale nécessaire à la genèse des crises. Dans les épilepsies du lobe temporal (ELT), près d'un tiers des patients ne sont pas libres de crises après la chirurgie en dépit d'un bilan préopératoire concluant. La tomographie par émission de positons (TEP) au [18F]MPPF permet la mise en évidence de zones d'hypofixation qui sont, à l'échelle du groupe, corrélées à l'épileptogénicité du parenchyme cérébral. Afin d'évaluer la validité de la TEP au [18F]MPPF pour identifier la ZE au plan individuel, tout d'abord nous avons comparé l'analyse visuelle et statistique par SPM de la TEP au [18F]FDG à la TEP au [18F]MPPF en termes de sensibilité et de spécificité chez 42 patients souffrant d'une ELT en cours de bilan préchirurgical. Dans une seconde étude nous avons développé une méthode d'analyse statistique d'un index d'asymétrie (IA) de la fixation du [18F]MPPF [BPND] et comparé les rendements de cette nouvelle approche à l'analyse standard SPM des images TEP en utilisant deux seuils statistiques différents (p< 0,05, corrigé au niveau du voxel et p< 0,05, corrigé au niveau du cluster) chez 24 patients opérés et guéris de leur ELT. Dans une troisième étude nous avons évalué, au niveau du groupe, l'influence d'un état dépressif sur le BPND du [18F]MPPF chez 24 patients souffrant d'une ELT. Ces trois études ont permis les conclusions suivantes : i) dans des conditions d'analyse identiques, La TEP au [18F]MPPF est supérieure au [18F]FDG pour identifier le lobe épileptogène chez des patients souffrant d'une ELT, ii) L'analyse de l'IA, avec un seuil à p< 0,05 corrigé au niveau du cluster, est la meilleure technique d'analyse de la TEP au [18F]MPPF et permet l'identification de la ZE avec une sensibilité de 96% et une spécificité de 88% dans l'ELT, iii) A l'échelle du groupe, un état dépressif est responsable d'une augmentation du BPND du [18F]MPPF dans les noyaux du raphé et l'insula controlatérale à la ZE.

Notre équipe étudie les modifications neurobiologiques induites par les drogues d'abus en s'appuyant sur le modèle de la sensibilisation comportementale. Celui-ci correspond à l'augmentation de l'activité locomotrice chez le rongeur à la suite d'injections répétées de la même dose de drogue. Nous avons montré que, pour toutes les classes de drogues, ce phénomène s'accompagne d'une sensibilisation des systèmes sérotoninergique et noradrénergique. Au cours de ma thèse, j'ai approfondi, dans un premier temps, les mécanismes par lesquels l'éthanol sensibilise le système noradrénergique. Nos études ont montré que le système opioïde est indispensable au développement de cette sensibilisation. En effet, le blocage des récepteurs µ-opioïdes par le naltrexone, avant les injections d'éthanol, empêche le développement de la sensibilisation comportementale. De plus, chez les souris n'exprimant plus ces récepteurs, les injections répétées d'éthanol n'induisent plus de sensibilisation comportementale ni de sensibilisation du système noradrénergique. Dans une deuxième partie, nous avons cherché à comprendre comment la sensibilisation noradrénergique et sérotoninergique induite par l'amphétamine peut se maintenir plusieurs mois. L'utilisation de techniques d'électrophysiologie et de micro-dialyse in-vivo nous ont permis de montrer que les rétro-contrôles inhibiteurs noradrénergique et sérotoninergique, respectivement composés des auto-récepteurs α2A-adrénergiques et 5-HT1A, sont altérés chez les souris et les rats sensibilisés à l'amphétamine après un mois de sevrage. Cette désensibilisation est corrélée à une diminution de l'expression des protéines Gαi auxquelles ils sont couplés.

Le système sérotoninergique, impliqué dans plusieurs pathologies du système nerveux central, peut être exploré in vivo par l'imagerie TEP (tomographie par émission de positons). La recherche et la validation préclinique de radiotraceurs ciblant spécifiquement les récepteurs sérotoninergiques est donc cruciale. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à deux récepteurs sérotoninergiques pour lesquels nous avons développé des outils moléculaires pour leur imagerie fonctionnelle: (i) les récepteurs 5-HT1A et (ii) les récepteurs 5-HT7. (i) Les récepteurs 5-HT1A sont parmi les récepteurs à sérotonine les mieux décrits à l'heure actuelle. Cependant, si des radiotraceurs TEP sont déjà disponibles, ceux-ci sont des antagonistes qui se fixent indifféremment aux récepteurs 5-HT1A, couplés aux protéines G et fonctionnels, et aux récepteurs 5-HT1A, découplés et non fonctionnels. Nous avons donc proposé une stratégie originale de développement d'un agoniste 5- HT1A radiomarqué au fluor afin d'accéder à une imagerie des récepteurs fonctionnels. Deux molécules, le F15599 et le F13714, initialement développées pour leurs propriétés antidépressives par un partenaire industriel, ont été radiomarquées au fluor 18 puis ont été évaluées in vitro, ex vivo et in vivo chez le rat et le chat. Nos résultats montrent que le [18F]F13714 permet de visualiser de manière inédite les récepteurs 5- HT1A couplés aux protéines G. (ii) Le deuxième axe de cette thèse concerne les récepteurs 5-HT7, de découverte récente et proposés comme cible thérapeutique antidépressive. A l'inverse des récepteurs 5-HT1A, les récepteurs 5-HT7 ne disposent pas encore de radiotraceur TEP. Notre approche a consisté à sélectionner, à partir du pharmacophore du récepteur, quatre structures d'antagonistes 5-HT7, synthétisées par un laboratoire partenaire de chimie : le 2FP3, le 4FP3, le 2FPMP et le 4FPMP. Nos études radiopharmacologiques in vitro, ex vivo et in vivo nous ont conduit à retenir un radiotraceur, le [18F]2FP3. À l'issue de ce travail de thèse CIFRE, nous pouvons donc proposer deux radiotraceurs TEP originaux, ouvrant des perspectives inédites d'imagerie moléculaires de la neurotransmission 5-HT1A et 5-HT7 et dont nous envisageons la poursuite du développement comme radiopharmaceutiques cliniques

Certains gènes, modulant la sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT), ont été associés aux tempéraments liés à l'anxiété. Une limitation dans la plupart de ces études est que les études sont de nature transversale et l'anxiété a été évaluée à un seul point dans le temps. De plus, seules quelques études ont été réalisées chez les enfants. Le but de la présente étude était d'étudier le rôle des gènes HTR2A et TPH2 dans le développement des trajectoires d’anxiété durant l’enfance. Les associations entre ces gènes, ces trajectoires, le diagnostic d’anxiété à l'âge adulte et les différences entre les sexes ont été examinées dans l'Étude Longitudinale des Enfants de Maternelle au Québec, composée de 3185 enfants recrutés en 1986-1987. Leur anxiété a été cotée par leur professeur annuellement entre 6 et 12 ans. Ces cotes ont été modélisées en trajectoires comportementales. Les données genotypées de 5-HT, disponibles pour 1068 personnes, ont été analysées en utilisant les statistiques du Chi-carré, des régressions logistiques et des analyses de variance. Sur les 37 polymorphismes étudiés, plusieurs ont été associés à la trajectoire de forte anxiété, tels le 5-HTR2A (rs1328684, rs95534511, rs1745837, rs7984966, 7330636) et TPH2 (rs11179050, rs11179052, rs1386498). Bien que les trajectoires d’anxiété en enfance n’aient pas prédit le diagnostic d'anxiété à 21 ans, les relations ont été trouvées entre ce diagnostic, HTR2A et les polymorphismes du nucléotide simple (PNS) de TPH2. On remarque que les PNS associés à l’anxiété durant l’enfance et l’âge adulte ne sont pas les mêmes. La force d'association entre les gènes étudiés et l'anxiété diffère entre les garçons et les filles. Cette étude est la première à identifier une association entre les variantes TPH2, 5-HTR2A et les trajectoires d’anxiété en enfance. Les études futures devraient reproduire les résultats dans d'autres échantillons, enquêter sur l'interaction avec les facteurs de stress, et étudier la pertinence fonctionnelle de la PNS. / A number of genes known to modulate serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) have been associated with anxiety-related temperaments. A limitation in most of these studies is that the studies are cross-sectional and anxiety has been measured at a single point in time. Furthermore, only a few studies have been done in children. The aim of the present study was to investigate the role of the HTR2A and TPH2 gene in the development of trajectories of anxiety in childhood/ adolescence. Associations between these genes, anxiety trajectories in childhood and anxiety diagnoses in adulthood were also investigated. Finally, gender differences were explored. Research questions were investigated in the Quebec Longitudinal Study of Kindergarten Children, consisting of 3185 boys and girls, selected in 1986-1987. Children`s anxiety was rated by their teacher every year between the age of 6 and 12 years. The ratings were modeled into behavioral trajectories. 5-HT genotyping data were available for 1068 cohort members. Data were analyzed using Chi-square statistics, logistic regressions and ANOVAs. Out of 37 investigated polymorphisms, several polymorphisms, such as 5-HTR2A (rs1328684, rs95534511, rs1745837, rs7984966, 7330636) and TPH2 (rs11179050, rs11179052, rs1386498) were associated with a high anxiety trajectory. Though trajectories of high anxiety in childhood did not predict an anxiety diagnosis at age 21, relationships were found between HTR2A and TPH2 SNPs and anxiety diagnosis at age 21. We note that the SNPs associated with anxiety were different between adults and children. The strength of association between the investigated genes and anxiety differed between boys and girls. This is the first study reporting an association with some HTR2A and TPH2 variants and trajectories of anxiety in children. Future studies should replicate the findings in other samples, investigate the interaction with stressors, and study the functional relevance of the SNPs

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'hypertension pulmonaire (PH) compliquant la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est associée à une augmentation du risque de décès. Le remodelage vasculaire pulmonaire en est la principale cause ; ce remodelage est le résultat de la combinaison des effets de l'hypoxie alvéolaire, d'une inflammation et de la perte du lit vasculaire pulmonaire. Sur le plan anatomique, on observe un épaississement de l'intima dû à une prolifération des cellules musculaires lisses (CML). Ces anomalies sont sous la dépendance du transporteur de la sérotonine (5-HTT). La quantité d'ARN messager du 5- HTT des CML humaines en culture est significativement plus élevée chez les sujets homozygotes pour la forme longue du promoteur de 5-HTT (LL), par rapport aux sujets hétérozygotes (LS) ou homozygotes pour la forme courte (SS), notamment en condition hypoxique. La pression artérielle pulmonaire (PAP) est significativement plus élevée chez les patients homozygotes LL (moy. 34 ± (ET)13 mm Hg), par rapport aux autres patients (22 ± 4 mm Hg et 23 ± 5 mm Hg ; p<0,001). Nous avons également observé que l'interleukine 6 (IL- 6) sérique est corrélée à la PAP (r=0,39 ; p< 0,001). De plus, un polymorphisme fonctionnel du gène codant pour l'IL-6 G(-174)C est associé dans sa forme homozygote GG à une HP plus fréquente (Odds Ratio ajusté= 4.32; [Intervalle de confiance à 95%, 1.96-9.54]) et une PAP significativement plus élevée. En conclusion, la prolifération des CML artérielles pulmonaires dans la BPCO est dépendante du 5-HTT et de l'inflammation. Cette prolifération est en partie induite par l'hypoxie alvéolaire entraînant un remodelage des petites artères et artérioles pulmonaires

Sérotonine (5-HT) neurones du mésencéphale sont nés de jour embryonnaire 10 à 12, et commencent à étendre axones, peu après la neurogenèse, tant rostrale du télencéphale et caudale du tronc cérébral. Ces projections sont très garantis, mais avec un certain degré d'organisation topographique. Dans le télencéphale, le schéma de la 5-HT innervation provenant de la dorsale (B7, B6) ou de la médiane (B5-B8) se distingue des noyaux. Cependant, il n'y a pas d'études de développement détaillées systématiques chez la souris, qui sont le modèle le plus largement utilisé, en particulier pour les études génétiques. Ces données sont importantes pour rassembler afin d'analyser les effets des mutations de la souris sur la voie moléculaire défini des neurones de la sérotonine. De plus, les molécules de guidage qui dirigent ces neurones du raphé 5-HT à différentes cibles ne sont pas connus. Nous avons effectué de nombreuses études sur l'innervation 5-HT visant à détecter la façon dont la partie dorsale et les noyaux du raphé médian sont ciblées sur des régions différentes du cerveau antérieur au cours du développement.Nous avons étudié le rôle de la signalisation ephrinA-EphA dans le ciblage sélectif. Nos résultats démontrent que l'ARNm EphA5 est exprimé sélectivement dans des sous-populations distinctes de neurones du raphé sérotonine. En particulier, EphA5 présentait le plus haut niveau dans les neurones raphé de la sérotonine dorsale (B7). Les résultats des cultures d'explants in vitro et in vivo électroporation analyses indiquent que les ligands de EphA5 (ephrinA5 et ephrinA3) agissent comme des facteurs répulsifs pour les cônes de croissance de l'axone sérotoninergique. Antérograde traçage dans le ephrinA5 - / - souris ont montré des neurones mauvais ciblage du raphé dorsal projections, y compris la projection sérotoninergique. En particulier, notre analyse de tracer les études montrent que le ciblage des dorsales et raphé médian axones à différentes couches du bulbe olfactif est modifié dans le ephrinA5 KO. Cependant, nous ne savons pas à quel stade de développement de ces altérations se produisent, en particulier si cela reflète un changement dans l'orientation des tracts croissant de fibres, ou si cela reflète la maturation de développement en retard quand axones raphé et garantissent des branches dans les régions cibles spécifiques. Nous avons profité d'une nouvelle méthode morphologique, ce qui permet d'analyser l'étiquetage immunocytochimique dans 3_D. 5-HT immunomarquage, dans la projection du cerveau sérotoninergique dans 3_D. Nos résultats montrent que les fibres sérotoninergiques projetant vers le bulbe olfactif besoin d'un calendrier spécial pour entrer la cible. Le profil d'expression de ephrinA5 suggère que ephrinA5 peut être l'un des facteurs qui modulent ce moment... / In mice, serotonin (5-HT) midbrain neurons are born from embryonic day 10 to 12, and start extending axons, shortly after neurogenesis, both rostrally to the telencephalon and caudally to the brainstem. These projections are highly collateralized but with some degree of topographic organization. In the telencephalon, the pattern of 5-HT innervation arising from the dorsal (B7, B6) or the medial (B5-B8) nuclei differs. However, there are no systematic detailed developmental studies in mice, which are the most extensively used model, in particular for genetic studies. Such data are important to gather in order to analyze the effects of mouse mutations on defined molecular pathway of serotonin neurons. Moreover the guidance molecules that direct these 5-HT raphe neurons to different targets are not known. We performed several studies of 5-HT innervation aimed at detecting how the dorsal and median raphe nuclei are targeted to different forebrain regions during development. We investigated the role of ephrinA-EphA signaling in selective targeting. Our results demonstrate that EphA5 mRNA is selectively expressed in distinct subpopulation of serotonin raphe neurons. Particularly, EphA5 exhibited the highest level in dorsal raphe serotonin neurons (B7). The results of in vitro explant cultures and in vivo electroporation analyses indicated that the ligands of EphA5 (ephrinA5 and ephrinA3) act as repellent factors for the serotonergic axon growth cones. Anterograde tracing in the ephrinA5 -/- mice showed mistargeting of dorsal raphe neurons projections, including the serotonergic projection. Particularly, our analysis of tracing studies show that targeting of the dorsal and median raphe axons to different layers of the olfactory bulb is altered in the ephrinA5 KO. However we do not know at what developmental stage these alterations occur, in particular whether this reflects an alteration in the orientation of ascending fiber tracts, or whether this reflects late developmental maturation when raphe axons collateralize and branch in specific target regions. We have taken advantage a new morphological method, which allows analyzing immunocytochemical labeling in 3_D. 5-HT immunolabeling, in whole brain serotonergic projection in 3_D. Our findings show that serotonergic fibers projecting to olfactory bulb require a special timing to enter the target. The expression pattern of ephrinA5 suggests that ephrinA5 can be one of the factors that modulate this timing. Overall, our results show for the first time the implication a guidance molecule for the region-specific and time-specific targeting of serotonin raphe neurons and has implications for the anatomo-functional parsing of raphe cell groups.