Le diabète de type 2 (DT2) est une maladie chronique dont la prévalence mondiale a augmenté de manière dramatique au cours des dernières décennies. Cette augmentation alarmante est étroitement corrélée avec l'augmentation de la prévalence de l'obésité et des maladies cardiovasculaires. Le DT2 est une maladie caractérisée par une l'altération de l'homéostasie du glucose, notamment par une augmentation de la production hépatique de glucose. Des études récentes indiquent que le système nerveux sympathique (SNS) participe au contrôle du métabolisme hépatique, et que son fonctionnement est altéré en contexte pathologique. En effet, on observe un état d'hyperactivité du SNS au niveau hépatique dans un modèle murin de maladie hépatique stéatosique associée à un dysfonctionnement métabolique (MASLD) induite par la diète. De plus, la distribution des fibres nerveuses dans le foie est altérée dans des contextes pathologiques associés à des désordres métaboliques. Ceci nous a amené à suggérer que le DT2 est une maladie du système nerveux autonome, résultant notamment d'altérations dans la communication SNS-foie. Bien que les adrénocepteurs de type alpha-1 aient été suggérés pour jouer un rôle dans l'homéostasie glucidique du foie, les sous-types spécifiques impliqués sont inconnus, principalement en raison des limites des outils pharmacologiques. Les évidences actuelles suggèrent que le SNS régule le métabolisme hépatique via l'activation du récepteur adrénergique alpha-1b (ADRA1B). Afin d'étudier le rôle d'ADRA1B dans le métabolisme hépatique, nous avons développé un modèle murin permettant la délétion d'ADRA1B spécifiquement dans le foie. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont révélé que la suppression sélective d 'Adra1b dans le foie de souris a un impact métabolique limité en condition physiologique. Cependant, en contexte obésogène, la perte d'ADRA1B dans les hépatocytes a aggravé l'obésité induite par l'alimentation, la résistance à l'insuline et l'intolérance au glucose chez les souris femelles, mais pas chez les souris mâles. Chez les femelles obèses, cela s'est accompagné d'une capacité gluconéogénique hépatique réduite et d'une reprogrammation du tissu adipeux gonadique associé à une hyperleptinémie. Nos données mettent en évidence les mécanismes dépendants du sexe par lesquels le SNS régule l 'homéostasie énergétique et glucidique via l'ADRA1B hépatique. De fait, nos travaux dévoilent la première caractérisation de l'impact sur le métabolisme hépatique de la délétion d'Adra1b spécifiquement dans le foie chez des souris mâles et femelles. L'ensemble de nos résultats confirment le rôle d'ADRA1B dans le métabolisme hépatique. / Type 2 diabetes (T2D) is a chronic disease whose global prevalence has dramatically increased over the past few decades. This alarming rise is closely correlated with the increasing prevalence of obesity and cardiovascular diseases. T2D is characterized by impaired glucose homeostasis, particularly through increased hepatic glucose production. Recent studies indicate that the sympathetic nervous system (SNS) plays a role in the regulation of hepatic metabolism, and that its functioning is altered in pathological contexts. Indeed, a state of hyperactivity of the SNS is observed at the hepatic level in a murine model of diet-induced metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD). Furthermore, the distribution of nerve fibers in the liver is also altered in pathological contexts associated with metabolic disorders. This has led us to suggest that T2D is a disease of the autonomic nervous system, resulting in particular from alterations in SNS-liver communication. Although hepatic alpha-1 adrenergic receptors have been suggested to play a role in glucose homeostasis, the specific subtypes involved remain unknown, mainly due to the limitations of pharmacological tools. Current evidence suggests that the SNS regulates hepatic metabolism via the activation of the alpha-1b adrenergic receptor (ADRA1B). To study the role of ADRA1B in hepatic metabolism, we developed a murine model allowing for the deletion of Adra1b specifically in the liver. The work conducted in this thesis revealed that the selective deletion of Adra1b in the liver of mice has a limited metabolic impact under physiological conditions. However, in an obesogenic context, the loss of Adra1b in hepatocytes exacerbated diet-induced obesity, insulin resistance, and glucose intolerance in female, but not in male, mice. In obese females, this was accompanied by reduced hepatic gluconeogenic capacity and reprogramming of gonadal adipose tissue with hyperleptinemia. Our data highlight sex-dependent mechanisms by which the SNS regulates energy and glucose homeostasis via hepatic ADRA1B. Thus, our work unveils the first characterization of the impact on hepatic metabolism of Adra1b deletion specifically in the liver of male and female mice. Overall, our results confirm the role of ADRA1B in hepatic metabolism.

Membre de l'Académie Royale des Sciences, François Pourfour du Petit (1664-1741), ophtalmologue, médecin, chirurgien, botaniste, laisse à la postérité un grand nombre de travaux. Du collège Dormans-Beauvais à l'Académie Royale des sciences, son parcours suit celui de la première révolution biologique amorcée au XVIe siècle. De sa lettre de 1710, on retient la mise en évidence du faisceau pyramidal et de son mémoire de 1727 la requalification du nerf intercostal : de nerf cérébral, il devient nerf spinal. Ses nombreux mémoires sur l'anatomie oculaire, publiés dans l'Histoire et Mémoires de l'Académie Royale des Sciences entre 1727 et 1731 lui donne un rôle de précurseur dans l'histoire de l'ophtalmologie naissante. Mais c'est avant tout une méthode qu'il convient de mettre en avant. Même si le concept de physiologie expérimentale semble appartenir au XIXe siècle, il est le fondement sur lequel s'appuient les investigations anatomiques de François Pourfour Du Petit / Member of the Royal Academy of Sciences of Paris, François Pourfour du Petit (1664-1741), ophthalmologist, doctor, surgeon, botanist, leaves to posterity a large number of works. From Collège Dormans-Beauvais to the Royal Academy of Sciences, his career follows that of the first biological revolution that began in the 16th century. From his letter of 1710, we note the evidence of the pyramidal tract and on his 1727's dissertation, we can retain the requalification of the intercostal nerve : from the cerebral nerve, he becomes a spinal nerve. His numerous dissertations on ocular anatomy, published in the History and Dissertations of the Royal Academy of Sciences between 1727 and 1731, give him a precursory role in the history of nascent ophthalmology. But it is above all a method that should be highlighted. Although the concept of experimental physiology seems to belong to the nineteenth century, it is the foundation on which François Pourfour Du Petit's anatomical investigations are based

La locomotion, comme toute autre forme d'activité physique, mobilise le système nerveux autonome pour faire face à la demande physiologique croissante. Ces réponses autonomes impliquent un couplage entre les activités motrices sympathiques et somatiques. De manière intéressante, à la fois les réseaux locomoteurs spinaux, ainsi que les neurones préganglionnaires sympathiques intermédiolatéraux (IMLs) sont les cibles d’une modulation par le système cholinergique propriospinal. Dans ce contexte, le but de mon travail doctoral a été d'étudier le rôle du système cholinergique propriospinal dans la coordination entre ces deux systèmes. En utilisant une préparation de moelle épinière de rat nouveau-né isolée in vitro, nous avons montré que l’acétylcholine pourrait permettre un couplage entre les réseaux locomoteurs et sympathiques via l’activation de récepteurs muscariniques. En effet, l'oxotrémorine, un agoniste non-sélectif de ces récepteurs, induit une activité rythmique lente bloquée par des antagonistes des récepteurs muscariniques M1, M2, M3 et M4. De plus, l’oxotrémorine permet de révéler des capacités rythmogènes endogènes de la moelle épinière thoracique. Nous avons observé que les motoneurones thoraciques étaient rythmiquement actifs à la fois durant des épisodes de locomotion fictive et lors de l’application d'oxotrémorine. A l’inverse, les IMLs présentaient une activité rythmique uniquement en présence d'oxotrémorine. Cette étude fournit ainsi de nouveaux éléments concernant les processus neuronaux à l'origine du couplage entre les systèmes somatiques et sympathiques. Nous proposons ici que ces mécanismes de synchronisation sont réalisés en partie via un réseau intraspinal pouvant être activé conditionnellement par le système cholinergique propriospinal. / Locomotion, as any other forms of physical activity, mobilizes the autonomic nervous system to match the increasing physiological demand. These autonomic responses mostly rely on the coupling between sympathetic and somatic motor activities. The propriospinal cholinergic system plays an important role in the control of locomotor networks, and several lines of evidences suggest that it may also activate sympathetic preganglionic neurons from the intermediolateral nucleus (IMLs). The aim of my doctoral thesis was to investigate the role of the cholinergic propriospinal system in the coordination between these two systems. Using the in vitro isolated spinal cord from new born rat, we showed that application of acetylcholine synchronized the locomotor and sympathetic networks, via the activation of muscarinic receptors. Indeed, the non-selective agonist oxotremorine induced slow rhythmic activity blocked by M1, M2, M3 and M4 muscarinic receptor antagonists. In addition, oxotremorine revealed endogenous rhythmogenic capabilities of the thoracic segments. This slow oscillatory activity propagated from thoracic ventral roots to lumbar ones, but not the reverse. We observed that thoracic MNs were rhythmically activated during both locomotorlike activity and oxotremorine-induced rhythm. In contrast, IMLs were rhythmically activated solely in the presence of oxotremorine. This study provides new light on the origin of the coupling between the somatic and the sympathetic systems. We propose that synchronizing mechanisms are achieved in part by an intraspinal network which may be activated under the control of the cholinergic propriospinal system.

Les cellules de la crête neurale migrent extensivement et forment le système nerveux autonome comprenant les ganglions parasympathiques, sympathiques et entériques, qui maintiennent l'homéostasie. Dans cette étude, j'explore les migrations, interactions neuronales et dépendances moléculaires lors de la formation des circuits nerveux autonomes. Je démontre que les précurseurs des ganglions parasympathiques dérivent des précurseurs des cellules de Schwann (SCPs) qui envahissent les nerfs préganglionaires jusqu'à leur destination, proche des organes cibles (Espinosa-Medina et al., 2014). D'autre part, je montre un parallélisme entre le mécanisme de migration des précurseurs parasympathiques et celui d'une population de précurseurs du système nerveux ¿sophagien, qui migrent le long le nerve vague. Enfin, je propose un réexamen du système nerveux sacré, qui régule les fonctions urinaire, digestive et reproductrice et qui est considéré comme parasympathique depuis plus d'un siècle, sans argument moléculaire. Je présente une signature moléculaire pour distinguer les neurones parasympathiques crâniens et les neurones sympathiques thoraco-lombaires et démontre que le système nerveux sacré est en fait sympathique. En conséquence, le système nerveux autonome est composé de trois divisions contrastées par leur origine embryonnaire aussi que leur anatomie adulte: une parasympathique d'origine et de connectivité exclusivement crânienne, une sympathique spinale, allant de l'étage cervical au sacré (Espinosa-Medina et al., 2016) et une division entérique que son origine aussi bien que sa connectivité placent à l'interface des systèmes sympathique et parasympathique. / Neural crest cells migrate extensively to form the autonomic nervous system including sympathetic, parasympathetic and enteric ganglia essential for regulating bodily homeostasis. In the present work, I explore the migratory mechanisms and neuronal interactions during autonomic circuit assembly, as well as their molecular dependencies. I show that parasympathetic ganglia derive from Schwann cell precursors (SCPs) and migrate along their preganglionic nerves to locate close to their target tissues (Espinosa-Medina et al., 2014). In line with this work, I show that vagal-associated SCPs give rise to part of the oesophageal nervous system, whereas cervical sympathetic-like crest cells colonize all the gastrointestinal tract, demonstrating a dual origin and different migration mechanisms for enteric neurons. Finally, I revise the identity of the sacral autonomic outflow, whose allocation to the parasympathetic nervous system has been accepted for a century. Sacral autonomic neurons control rectal, bladder, and genital functions and analysis of their cellular phenotype was lacking. Here I present a differential molecular signature for cranial parasympathetic versus thoraco-lumbar sympathetic neurons and show that, in this light, the sacral autonomic outflow is sympathetic. Accordingly, the parasympathetic nervous system receives input from cranial nerves exclusively and the sympathetic nervous system from spinal nerves, thoracic to sacral inclusively (Espinosa-Medina et al., 2016). Interestingly the enteric nervous system, which receives input from both sympathetic and parasympathetic nerves, shares with each system aspects of its ontogeny.

Ce travail avait pour but de déterminer, chez le rat vigil, le rôle de l'innervation sympathique dans le contrôle de l'hémodynamique cérébrale 1/ au cours d'une période d'activité normale d'environ 4 heures, et 2/ lors d'une augmentation aiguë de la pression artérielle (PA) induite par un stress émotionnel (jet d'air). Les débits sanguins dans les artères carotides internes (DSCa) ont été mesurés grâce à des sondes Doppler chroniquement implantées, chez des rats intacts ou ayant subi l'exérèse unilatérale du ganglion cervical supérieur. Le stress induit une élévation brusque et importante de la PA qui s'accompagne d'une hyperémie et d'une vasodilatation beaucoup plus marquées du côté dénervé que du côté innervé. Dans les conditions de base, l'analyse spectrale révèle une augmentation de la variabilité du DSCa du côté dénervé. La cohérence entre les deux DSCa, qui fournit un index de corrélation linéaire dans le domaine fréquentiel, a été calculée avant (cohérence ordinaire) et après élimination mathématique de l'influence de la PA (cohérence partielle). Les cohérences ordinaire et partielle sont diminuées par la sympathectomie unilatérale dans une bande de fréquences comprises entre 0,01 et 0,1 Hz. Ceci suggère un rôle modulateur important de l'innervation sympathique vis-à-vis de ces fluctuations lentes des DSCa. Ces résultats montrent que chez le rat vigil, l'innervation sympathique exerce un rôle protecteur de la circulation cérébrale face aux augmentations de PA au cours du stress émotionnel. Par ailleurs, cette innervation module des fluctuations spontanées lentes du débit sanguin cérébral qui ne sont pas directement reliées aux fluctuations de la PA.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2000. / Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 163-182.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le gène ALK code pour un récepteur à activité tyrosine kinase exprimé principalement dans le système nerveux central et périphérique au cours du développement chez le mammifère. Ces informations font suspecter un rôle développemental du récepteur ALK bien que ses fonctions précises ne sont pas connues. De la même manière, ses ligands et les voies de signalisation qui lui sont associés demeurent mal caractérisés. En 2008, des mutations ponctuelles du gène ALK ont été identifiées dans des formes sporadiques et familiales de neuroblastome. Deux hotspots de mutation sont situés dans le domaine tyrosine kinase. Ces travaux de thèse ont permis d’étudier l’implication du gène ALK dans l’oncogenèse du neuroblastome sous des aspects cellulaires, génomiques et fonctionnels. L’étude de la régulation de l’activation et de l’adressage de la protéine ALK a révélé qu’à la différence des récepteurs sauvages, l’activation constitutive conduit à une rétention intracellulaire associée à une maturation incomplète des récepteurs mutés. Par ailleurs, la caractérisation complète du locus ALK dans le neuroblastome a mis en évidence une fréquence élevée de réarrangements chromosomiques. Ce travail a notamment identifié un réarrangement chromosomique conduisant à l’expression d’un variant du récepteur ALK tronqué pour une partie du domaine extracellulaire. Ce variant, associé à l’agressivité tumorale, est activé de façon constitutive et présente des propriétés oncogéniques. Enfin, l’analyse de souris knock-in exprimant les mutations AlkF1178L et AlkR1279Q a révélé un rôle majeur du gène Alk dans le développement du système nerveux sympathique. En effet, ces souris présentent une hyperplasie des ganglions sympathiques mise en place chez l’embryon et associée à une augmentation de la prolifération cellulaire à la naissance. Ce travail a aussi mis en évidence la coopération oncogénique in vivo entre les mutations du gène Alk et la surexpression du gène MYCN dans le neuroblastome. Les tumeurs générées chez les souris partageant ces deux altérations se développent après une courte période de latence et avec une pénétrance complète. L’analyse des tumeurs a mis en évidence des propriétés conférées aux tumeurs par les mutations du gène Alk. En effet, ces tumeurs expriment des marqueurs cholinergiques et montrent des signes de différenciation. Ces animaux permettent de mieux comprendre le rôle du gène ALK dans l’oncogenèse du neuroblastome et constituent de bons modèles d’étude préclinique des neuroblastomes dépendants de ALK. / The ALK protein is a receptor tyrosine kinase mainly expressed in the central and peripheral nervous system during the development in mammals. These informations suggest that the ALK receptor might have a developmental role even though its functions remain unknown. Ligands and signaling pathways associated to this receptor are also poorly characterized. In 2008, point mutations of the ALK gene have been identified in sporadic and familial cases of neuroblastoma with two main hotspots of mutation in the kinase domain. This thesis project allowed to study the involvement of the ALK gene in neuroblastoma oncogenesis under cellular, genomic and functional aspects.The study of ALK protein activation and subcellular localization revealed that the constitutive activation of the kinase domain lead to an intracellular retention and to a lack of glycosylation. The genomic characterization of the ALK locus pointed out the high frequency of chromosomal rearrangements in neuroblastoma cell lines. This work notably identified the expression of a chromosomal rearrangement leading to a truncated protein variant of ALK lacking a part of the extracellular domain. This variant, associated with the tumoral aggressiveness, is constitutively activated and harbor oncogenic properties. Finally, the analysis of the knock-in mice expressing the two AlkF1178L and AlkR1279Q mutations demonstrated that the ALK gene has a key role in the regulation of the developing sympathetic nervous system. Indeed, these mice have an hyperplasia of sympathetic ganglia set up during embryogenesis and associated with an increased neuroblast proliferation at birth. This work also described the oncogenic cooperation between ALK mutations and MYCN overexpression in neuroblastoma. Tumors, generated in mice sharing those two alterations, arise with a full penetrance and a short latency. Histological and transcriptomic analysis of tumors identified specific properties provided by ALK mutations. Indeed, these tumors express cholinergic markers and harbor signs of differentiation. Those animals allow to better understand the role of the ALK gene in neuroblastoma oncogenesis and constitute good preclinical models for ALK dependant neuroblastoma.

Chez le rat, un index spontané de mesure de la sensibilité du contrôle baroréflexe de l'activité nerveuse sympathique (ANS) a été développé, validé et appliqué. Il est fondé sur le calcul du gain de la fonction de transfert entre la pression artérielle et l'ANS, à la fréquence cardiaque.<br /><br />L'entraînement cardiaque, chez l'animal anesthésié, révèle que ce gain n'est pas influencé par les variations du rythme cardiaque. En mesurant l'ANS rénale chez des rats vigils ayant des barorécepteurs intacts ou partiellement dénervés, il est montré que cet index est positivement corrélé à la sensibilité baroréflexe mesurée par méthode pharmacologique. L'intérêt fonctionnel de cet index est confirmé par l'existence d'une relation inverse avec la variabilité tensionnelle. Chez des rats intacts, l'application aiguë d'un stress émotionnel par jet d'air sensibilise le contrôle baroréflexe de l'ANS rénale, et ceci quelle que soit la méthode d'évaluation utilisée.<br /><br />Cet index, calculé sur des périodes successives d'une minute, chez des rats éveillés, révèle que la sensibilité du contrôle baroréflexe de l'ANS rénale fluctue spontanément au cours du temps. Le calcul de cet index au moyen des ANSs rénale et lombaire, enregistrées simultanément chez des rats vigils, suggère une régulation baroréflexe homogène des ANS régionales.

Le gène ALK code pour un récepteur à activité tyrosine kinase exprimé principalement dans le système nerveux central et périphérique au cours du développement chez le mammifère. Ces informations font suspecter un rôle développemental du récepteur ALK bien que ses fonctions précises ne sont pas connues. De la même manière, ses ligands et les voies de signalisation qui lui sont associés demeurent mal caractérisés. En 2008, des mutations ponctuelles du gène ALK ont été identifiées dans des formes sporadiques et familiales de neuroblastome. Deux hotspots de mutation sont situés dans le domaine tyrosine kinase. Ces travaux de thèse ont permis d'étudier l'implication du gène ALK dans l'oncogenèse du neuroblastome sous des aspects cellulaires, génomiques et fonctionnels. L'étude de la régulation de l'activation et de l'adressage de la protéine ALK a révélé qu'à la différence des récepteurs sauvages, l'activation constitutive conduit à une rétention intracellulaire associée à une maturation incomplète des récepteurs mutés. Par ailleurs, la caractérisation complète du locus ALK dans le neuroblastome a mis en évidence une fréquence élevée de réarrangements chromosomiques. Ce travail a notamment identifié un réarrangement chromosomique conduisant à l'expression d'un variant du récepteur ALK tronqué pour une partie du domaine extracellulaire. Ce variant, associé à l'agressivité tumorale, est activé de façon constitutive et présente des propriétés oncogéniques. Enfin, l'analyse de souris knock-in exprimant les mutations AlkF1178L et AlkR1279Q a révélé un rôle majeur du gène Alk dans le développement du système nerveux sympathique. En effet, ces souris présentent une hyperplasie des ganglions sympathiques mise en place chez l'embryon et associée à une augmentation de la prolifération cellulaire à la naissance. Ce travail a aussi mis en évidence la coopération oncogénique in vivo entre les mutations du gène Alk et la surexpression du gène MYCN dans le neuroblastome. Les tumeurs générées chez les souris partageant ces deux altérations se développent après une courte période de latence et avec une pénétrance complète. L'analyse des tumeurs a mis en évidence des propriétés conférées aux tumeurs par les mutations du gène Alk. En effet, ces tumeurs expriment des marqueurs cholinergiques et montrent des signes de différenciation. Ces animaux permettent de mieux comprendre le rôle du gène ALK dans l'oncogenèse du neuroblastome et constituent de bons modèles d'étude préclinique des neuroblastomes dépendants de ALK.