Réponses cardiorespiratoires lors d'une évaluation musculaire isocinétique du tronc

Objectif Évaluer les sollicitations cardiorespiratoires d'une évaluation isocinétique des muscles extenseurs/fléchisseurs du tronc. Méthode Huit sujets masculins (24,9±1,4ans) ont réalisé des exercices d'extension-flexion du rachis en mode isocinétique. Ce test comportait trois répétitions à 30°/s, trois répétitions à 60°/s et 15 répétitions à 120°/s en mode concentrique. Deux minutes de récupération étaient respectées entre chaque série. Des mesures de fréquence cardiaque, pression artérielle, consommation d'oxygène, et lactates sanguins étaient réalisées au repos et en fin d'exercice. Résultats Une augmentation significative de 84 % de la FC max, correspondant à 80 % de la FC maximale théorique a été mesurée. L'élévation de la TA systolique à l'effort correspondait à une augmentation de 20 % par rapport au repos. Une augmentation de 47 % de la VO2max a été mesurée. Le pic de lactates observé lors de la série de 15 répétitions montrait une augmentation significative de 230 % par rapport à la valeur de repos. La recherche de facteurs de risque cardiovasculaires doit être faite avant tout test isocinétique. Une épreuve d'effort conventionnelle peut être proposée aux patients à risque si une série correspondant à un test de résistance à la fatigue est envisagée.

Rôle de l'exercice dans l'approche multidisciplinaire de la lombalgie chronique

RÉSUMÉ L'exercice est utilisé dans le traitement de la lombalgie depuis plus de cent ans. La recherche dans ce domaine a commencé au milieu du XXème siècle puis s'est développée exponentiellement jusqu'à nos jours. La première étude de cette thèse a eu pour but de passer en revue cette abondante littérature scientifique. Il en est ressorti que l'exercice est un moyen efficace de prévention primaire et secondaire de la lombalgie. En tant que modalité de traitement, l'exercice permet de diminuer l'incapacité et la douleur et d'améliorer la condition physique et le statut professionnel des patients lombalgiques subaigus et chroniques. Parmi les caractéristiques de l'exercice, la supervision est essentielle. Des investigations ultérieures sont nécessaires afin d'identifier des sous-groupes de patients répondant favorablement à d'autres caractéristiques de l'exercice. L'exercice est souvent utilisé dans l'optique de maintenir les résultats obtenus à la suite d'un traitement, bien que peu d'études s'y soient penchées. La deuxième partie de cette thèse a eu pour objectifs d'évaluer l'efficacité d'un programme d'exercice (PE) suivi par des patients lombalgiques chroniques ayant complété une restauration fonctionnelle multidisciplinaire (RFM), en comparaison avec le suivi classique (SC) consistant simplement à encourager les patients à adopter un quotidien aussi actif que possible par la suite. Les résultats ont montré que les améliorations obtenues au terme de RFM étaient maintenues par les deux groupes à un an de suivi. Bien qu'aucune différence n'ait été obtenue entre les deux groupes, seul le groupe PE améliorait significativement l'incapacité et l'endurance isométrique des muscles du tronc. Une analyse économique a ensuite été réalisée afin d'évaluer la rentabilité de PE. L'évaluation de la qualité de vie des patients au terme de RFM et à un an de suivi permettait d'estimer les années de vie ajustées par leur qualité (QALYs) gagnées par chaque groupe. Les coûts directs (visites chez le médecin, spécialiste, physio, autres) et indirects (jours d'absence au travail) étaient estimés avant RFM et à un an de suivi à l'aide d'un agenda. Aucune différence significative n'était obtenue entre les groupes. Une mince différence de QALYs en faveur de PE ne se traduisait néanmoins pas en bénéfices mesurables. La recherche future devrait s'attacher à identifier un ou des sous-groupe(s) de patients pour lesquels SC ne permet pas de maintenir à long terme les améliorations obtenues au terme de RFM, et pour lesquels l'efficacité thérapeutique et la rentabilité économique de PE pourraient être accrues. ABSTRACT Exercise is used to treat low back pain for over a hundred years. Research in this area began in the mid-twentieth century and then grew exponentially until nowadays. The first study of this thesis was aimed to review this abundant scientific literature. It showed that exercise is effective in the primary and secondary prevention of low back pain. As a modality of treatment, exercise can reduce disability and pain and improve physical fitness and professional status of patients with subacute and chronic low back pain. Among different exercise characteristics, supervision is essential. Further investigations are needed to identify subgroups of patients responding positively to other characteristics of exercise. Exercise is often used as a post-treatment modality in order to maintain results over time, although only a few studies addressed this issue directly. The purpose of the second part of this thesis was to evaluate the effectiveness of an exercise program (EP) for patients with chronic low back pain who completed a functional multidisciplinary rehabilitation (FMR), compared to the routine follow-up (RF) which simply consisted of encouraging patients to adopt an active daily life thereafter. The results showed that improvements obtained at the end of FMR were maintained by both groups at one year follow-up. Although no difference was obtained between both groups, only the EP group significantly improved disability and isometric endurance of trunk muscles. An economic analysis was then carried out to assess the cost-effectiveness of EP. Based on the evaluation of patients' quality of life after FMR and at one year follow-up, an estimation of adjusted life years for their quality (QALYs) gained by each group was done. Direct costs (physician, specialist, physiotherapist, other therapists visits) and indirect costs (days off work) were measured before FMR and at one year follow-up using a cost diary. No significant difference was obtained between both groups. A slight difference in QALYs in favour of EP did yet not translate into measurable benefits. Future research should focus on identifying subgroups of patients for which RF is insufficient to reach long-term improvements after FMR, and for which the therapeutic effectiveness and cost-effectiveness of EP could be increased.

Qualitative and quantitative analysis of thalamo-cortical axons in the somatosensory cortex of normal and barrelless mice

Résumé Les rongeurs utilisent leurs moustaches (vibrisses) pour explorer le milieu environnant. Chaque moustache est mue par un système des muscles. Les récepteurs situés à sa base transmettent les informations au système nerveux central. La transmission vers l'écorce se fait via trois neurones de relais qui se trouvent au niveau du ganglion trigéminé, du tronc cérébral et du thalamus. La représentation corticale d'une vibrisse est une concentration des axones thalamo-corticaux (ATC) autour desquelles s'organisent leurs cibles, les cellules de la couche IV. La structure peut être identifiée histologiquement en coupes tangentielles et porte le nom de « barrel » (« tonneau »). Cette correspondance vibrisse - barrel fait de ce système un model idéal pour étudier l'influence de l'activité périphérique sur l'établissement et le maintien des cartes somatotopiques. Notre laboratoire dispose d'une souche de souris qui a subi une mutation spontanée pour le gène codant l'adenylyl cyclase I (ACI). Cette enzyme membranaire catalyse la formation de l'AMPc et joue un rôle important dans le guidage axonal, la libération des neurotransmetteurs et l'intégration des signaux postsynaptiques. Nous avons démontré dans un premier temps que cette souris adulte ne développe pas de barrels. Cela est dû à un manque d'organisation des ATC et aussi des cellules de la couche IV. De plus, les résultats électrophysiologiques montrent que les informations venant des vibrisses adjacentes ne sont pas intégrées d'une manière normale. Dans ce travail de thèse, j'ai analysé la morphologie des ATC révélés individuellement avec de la biocytine. L'analyse quantitative des ATC a mis en évidence les points suivants: 1. Les axones de la souris normale (NOR) quittent le thalamus, traversent la capsule interne et la substance blanche sous-corticale et pénètrent dans le cortex somato-sensoriel primaire. A l'intérieur de l'écorce ils traversent au maximum 3 colonnes corticales adjacentes dont une contient le barrel cible. En passant à travers les couches VI et V, ces axones arborisent et convergent progressivement vers le barrel dans lequel ils forment une riche arborisation. Un petit nombre des branches « errantes », pleines de boutons synaptiques, pénètrent dans les barrels voisins. Deux axones NOR provenant de corps cellulaires très proches dans le thalamus peuvent avoir un cheminement très divergent lors de la traversée de la capsule interne et de la substance blanche sous-corticale mais, à leur entrée dans le cortex, ils sont distants d'au maximum 2 colonnes corticales de la colonne qui contient le barrel cible et ils convergent progressivement vers ce barrel. 2. Les axones de la souris mutante (BRL) ont le même trajet sous-cortical que les axones NOR, mais leur entrée dans le cortex somato-sensoriel primaire est aléatoire. A l'interface entre la substance blanche sous-corticale et le cortex, l'axone principal se divise rapidement en troncs axonaux qui traversent les couches VI et V d'une manière divergente pour arriver dans la couche IV. Cela contraste beaucoup avec la trajectoire des NOR qui convergent graduellement vers leur barrel cible. Le nombre de branches radiales que les axones BRL utilisent pour entrer dans le cortex et dans la couche IV est double par rapport aux axones NOR. Parmi ces branches, seules quelques-unes donnent des arborisations, les autres ne sont pas développées et leur morphologie est semblable à celle des branches formées par les axones de la souris normale lors du développement. Deux axones BRL issus de corps cellulaires proches dans le thalamus peuvent avoir une trajectoire très divergente jusqu'à leur entrée dans la couche IV, mais à ce niveau ils sont réorientés pour se retrouver et faire un nombre maximal de branches et boutons synaptiques dans la même région corticale. Dans un cas extrême, un des axones observés est entré dans le cortex à la limite entre l'aire somatosensorielle primaire et secondaire et a parcouru une distance de 2 mm pour retrouver son partenaire thalamique et donner avec celui-ci un nombre maximal de branches dans la même région de la couche IV. 3. Les mesures quantitatives ont montré que les arborisations corticales des axones NOR ont une longueur moyenne de 18mm et sont formées par 200 segments qui portent 1200 boutons synaptiques. Par rapport à la souris NOR, les axones BRL ont en moyenne la même longueur, le même nombre de segments et boutons synaptiques, mais donnent deux fois plus de branches radiales. La surface tangentielle occupée par les arborisations BRL dans la couche IV est 2 fois plus grande que celle des NOR. Cela signifie que les 1000 boutons synaptiques qui caractérisent les arborisations NOR et BRL dans la couche IV sont disséminés sur une surface tangentielle double chez les derniers, et donc que la densité des boutons par unité de surface corticale est en moyenne plus faible. En effet, l'augmentation de la surface corticale tangentielle des BRL est due aux surfaces de faible et moyenne densité synaptique (0 - 8 boutons / 400pn2) qui augmentent 2 fois tandis que les surfaces de haute densité synaptiques (8 - 64 boutons / 4001.tm2) sont les mêmes. Nous émettons l'hypothèse selon laquelle, durant le développement, les ATC de la souris BRL divergent et forment un nombre exubérant de branches. Grâce à cette divergence et aux branches supranuméraires, ils trouvent l'endroit de l'écorce où se trouvent leurs voisins thalamiques et arborisent abondamment dans cette région. Cependant, le déficit en AGI ne leurs permet pas par la suite, sous influence de l'activité périphérique, de retirer les branches qui se trouvent dans les endroits inappropriés de l'écorce, avec de possibles conséquences sur la discrimination tactile.

Identification of the pathological alterations underlying respiratory failure in myotonic dystrophy transgenic mice

AbstractMyotonic dystrophy type 1 (DM1), also known as Steinert's disease, is an inherited autosomal dominant disease. DM1 is characterized by myotonia, muscular weakness and atrophy, but it has a multisystemic phenotype. The genetic basis of the disease is the abnormal expansion of CTG repeats in the 3' untranslated region of the DM protein kinase (DMPK) gene on chromosome 19. The size of the expansion correlates to the severity of the disease and the age of onset.Respiratory problems have long been recognized to be a major feature of the disease and are the main factor contributing to mortality ; however the mechanisms are only partly known. The aim of our study is to investigate whether respiratory failure results only from the involvement of the dystrophic process at the level of the respiratory muscles or comes also from abnormalities in the neuronal network that generates and controls the respiratory rhythm. The generation of valid transgenic mice displaying the human DM1 phenotype by the group of Dr. Gourdon provided us a useful tool to analyze the brain stem respiratory neurons, spinal phrenic motoneurons and phrenic nerves. We examined therefore these structures in transgenic mice carrying 350-500 CTGs and displaying a mild form of the disease (DM1 mice). The morphological and morphometric analysis of diaphragm muscle sections revealed a denervation of the end-plates (EPs), characterized by a decrease in size and shape complexity of EPs and a reduction in the density of acetylcholine receptors (AChRs). Also a strong and significant reduction in the number of phrenic unmyelinated fibers was detected, but not in the myelinated fibers. In addition, no pathological changes were detected in the cervical motoneurons and medullary respiratory centers (Panaite et al., 2008). These results suggest that the breathing rhythm is probably not affected in mice expressing a mild form of DM1, but rather the transmission of action potentials at the level of diaphragm NMJs is deficient.Because size of the mutation increases over generations, new transgenic mice were obtained from the mice with 350-500 CTGs, resulting from a large increase of CTG repeat in successive generations, these mice carry more than 1300 CTGs (DMSXL) and display a severe DM1 phenotype (Gomes-Pereira et al., 2007). Before we study the mechanism underlying the respiratory failure in DMSXL mice, we analyzed the peripheral nervous system (PNS) in these mice by electrophysiological, histological and morphometric methods. Our results provide strong evidence that DMSXL mice have motor neuropathy (Panaite et al., 2010, submitted). Therefore the DMSXL mice expressing severe DM1 features represent for us a good tool to investigate, in the future, the physiological, structural and molecular alterations underlying respiratory failure in DM1. Understanding the mechanism of respiratory deficiency will help to better target the therapy of these problems in DM1 patients. In addition our results may, in the future, orientate pharmaceutical and clinical research towards possible development of therapy against respiratory deficits associated with the DM1.RésuméLa dystrophic myotonique type 1 (DM1), aussi dénommée maladie de Steinert, est une maladie héréditaire autosomique dominante. Elle est caractérisée par une myotonie, une faiblesse musculaire avec atrophie et se manifeste aussi par un phénotype multisystémique. La base génétique de la maladie est une expansion anormale de répétitions CTG dans une région non traduite en 3' du gène de la DM protéine kinase (DMPK) sur le chromosome 19. La taille de l'expansion est corrélée avec la sévérité et l'âge d'apparition de DM1.Bien que les problèmes respiratoires soient reconnus depuis longtemps comme une complication de la maladie et soient le principal facteur contribuant à la mortalité, les mécanismes en sont partiellement connus. Le but de notre étude est d'examiner si l'insuffisance respiratoire de la DM1 est dû au processus dystrophique au niveau des muscles respiratoires ou si elle est entraînée aussi par des anomalies dans le réseau neuronal qui génère et contrôle le rythme respiratoire. La production par le groupe du Dr. Gourdon de souris transgéniques de DM1, manifestant le phénotype de DM1 humaine, nous a fourni un outil pour analyser les nerfs phréniques, les neurones des centres respiratoires du tronc cérébral et les motoneurones phréniques. Par conséquence, nous avons examiné ces structures chez des souris transgéniques portant 350-500 CTG et affichant une forme légère de la maladie (souris DM1). L'analyse morphologique et morphométrique des sections du diaphragme a révélé une dénervation des plaques motrices et une diminution de la taille et de la complexité de la membrane postsynaptîque, ainsi qu'une réduction de la densité des récepteurs à l'acétylcholine. Nous avons aussi détecté une réduction significative du nombre de fibres nerveuses non myélinisées mais pas des fibres myélinisées. Par ailleurs, aucun changement pathologique n'a été détecté pour les neurones moteurs médullaires cervicaux et centres respiratoires du tronc cérébral (Panaite et al., 2008). Ces résultats suggèrent que le iythme respiratoire n'est probablement pas affecté chez les souris manifestant une forme légère du DM1, mais plutôt que la transmission des potentiels d'action au niveau des plaques motrices du diaphragme est déficiente.Comme la taille du mutation augmente au fil des générations, de nouvelles souris transgéniques ont été générés par le groupe Gourdon; ces souris ont plus de 1300 CTG (DMSXL) et manifestent un phénotype sévère du DM1 (Gomes-Pereira et al., 2007). Avant d'étudier le mécanisme sous-jacent de l'insuffisance respiratoire chez les souris DMSXL, nous avons analysé le système nerveux périphérique chez ces souris par des méthodes électrophysiologiques, histologiques et morphométriques. Nos résultats fournissent des preuves solides que les souris DMSXL manifestent une neuropathie motrice (Panaite et al., 2010, soumis). Par conséquent, les souris DMSXL représentent pour nous un bon outil pour étudier, à l'avenir, les modifications physiologiques, morphologiques et moléculaires qui sous-tendent l'insuffisance respiratoire du DM1. La connaissance du mécanisme de déficience respiratoire en DM1 aidera à mieux cibler le traitement de ces problèmes aux patients. De plus, nos résultats pourront, à l'avenir, orienter la recherche pharmaceutique et clinique vers le développement de thérapie contre le déficit respiratoire associé à DM1.

Ascending aorta measurements as assessed by ECG-gated multi-detector computed tomography : a pilot study to etablish normative values for transcatheters therapies

Rapport de synthèse : Mesures de l'aorte ascendante par scanner synchronisé au rythme cardiaque: une étude pilote pour établir des valeurs normatives dans le cadre des futures thérapies par transcathéter. Objectif : L'objectif de cette étude est d'établir les valeurs morphométriques normatives de l'aorte ascendante à l'aide de l'angiographie par scanner synchronisé au rythme cardiaque, afin d'aider au développement des futurs traitements par transcathéter. Matériels et méthodes : Chez soixante-dix-sept patients (âgé de 22 à 83 ans, âge moyen: 54,7 ans), une angiographie par scanner synchronisé au rythme cardiaque a été réalisée pour évaluation des vaisseaux coronaires. Les examens ont été revus afin d'étudier l'anatomie de la chambre de chasse du ventricule gauche jusqu'au tronc brachio-céphalique droit. A l'aide de programmes de reconstructions multiplanaires et de segmentation automatique, différents diamètres et longueurs considérés comme importants pour les futurs traitements par transcathéter ont été mesurés. Les valeurs sont exprimées en moyennes, médianes, maximums, minimums, écart-types et en coefficients de variation. Les variations de diamètre de l'aorte ascendante durant le cycle cardiaque ont été aussi considérées. Résultats : Le diamètre moyen de la chambre de chasse du ventricule gauche était de 20.3+/-3.4 mm. Au niveau du sinus coronaire de l'aorte, il était de 34.2+/-4.1 mm et au niveau de la jonction sinotubulaire il était de 29.7+/-3.4 mm. Le diamètre moyen de l'aorte ascendante était de 32.7+/-3.8 mm. Le coefficient de variation de ces mesures variait de 12 à 17%. La distance moyenne entre l'insertion proximale des valvules aortiques et le départ du tronc brachio-céphalique droit était de 92.6+/-11.8 mm. La distance moyenne entre l'insertion proximale des valvules aortiques et l'origine de l'artère coronaire proximale était de 12.1+/-3.7 mm avec un coefficient de variation de 31%. La distance moyenne entre les deux ostia coronaires était de 7.2+/-3.1 mm avec un coefficient de variation de 43%. La longueur moyenne du petit arc de l'aorte ascendante entre l'artère coronaire gauche et le tronc brachio-céphalique droit était de 52.9+/-9.5 mm. La longueur moyenne de la continuité fibreuse entre la valve aortique et la valvule mitrale antérieure était de 14.6+/-3.3 mm avec un coefficient de variation de 23%. L'aire moyenne de la valve aortique était de 582.0+/-131.9 mm2. La variation du diamètre antéro-postérieur et transverse de l'aorte ascendante était respectivement de 8.4% et de 7.3%. Conclusion Il existe d'importantes variations inter-individuelles dans les mesures de l'aorte ascendante avec cependant des variations intra-individuelles faibles durant le cycle cardiaque. De ce fait, une approche personnalisée pour chaque patient est recommandée dans la confection des futures endoprothèses de l'aorte ascendante. Le scanner synchronisé au rythme cardiaque jouera un rôle prépondérant dans le bilan préthérapeutique. Abstract : The aim of this study was to provide an insight into normative values of the ascending aorta in regards to novel endovascular procedures using ECG-gated multi-detector CT angiography. Seventy-seven adult patients without ascending aortic abnormalities were evaluated. Measurements at relevant levels of the aortic root and ascending aorta were obtained. Diameter variations of the ascending aorta during cardiac cycle were also considered. Mean diameters (mm) were as follows: LV outflow tract 20.3+/-3.4, coronary sinus 34.2+/-4.1, sinotubular junction 29.7+-3.4 and mid ascending aorta 32.7+/-3.8 with coefficients of variation (CV) ranging from 12 to 17%. Mean distances (mm) were: from the plane passing through the proximal insertions of the aortic valve cusps to the right brachio-cephalic artery (BCA) 92.6111.8, from the plane passing through the proximal insertions of the aortic valve cusps to the proximal coronary ostium 12.1+/-3.7, and between both coronary ostia 7.2+/-3.1, minimal arc of the ascending aorta from left coronary ostium to right BCA 52.9 X9.5, and the fibrous continuity between the aortic valve and the anterior leaflet of the mitral valve 14.óf3.3, CV 13-43%. Mean aortic valve area was 582+-131.9 mm2. The variations of the antero-posterior and transverse diameters of the ascending aorta during the cardiac cycle were 8.4% and 7.3%, respectively. Results showed large inter-individual variations in diameters and distances but with limited intra-individual variations during the cardiac cycle. A personalized approach for planning endovascular devices must be considered.

Assessment of occlusive arterial disease of abdominal aorta and lower extremities arteries : value of multidetector CT angiography using and adaptative acquisition method

Rapport de synthèse : Objectif : Le but de ce travail est d`étudier l'angiographie par scanner multi-barrette (AS) dans l'évaluation de l'artériopathie oblitérante (AOMI) de l'aorte abdominale et des membres inférieurs utilisant une méthode adaptative d'acquisition pour optimiser le rehaussement artériel en particulier pour le lit artériel distal et les artères des pieds. Matériels et méthodes : Trente-quatre patients pressentant une AOMI ont bénéficié d'une angiographie trans-cathéter (ATC) et d'une AS dans un délai inférieur ou égal à 15 jours. L'AS a été effectuée du tronc coeliaque jusqu'aux artères des pieds en une seule acquisition utilisant une haute résolution spatiale (16x0.625 mm). La vitesse de table et le temps de rotation pour chaque examen ont été choisis selon le temps de transit du produit de contraste, obtenu après un bolus test. Une quantité totale de 130 ml de contraste à 4 ml/s a été utilisée. L'analyse des images de l'AS a été effectuée par deux observateurs et les données ATC ont été interprétées de manière indépendante par deux autres observateurs. L'analyse a inclus la qualité de l'image et la détection de sténose supérieure ou égale à 50 % par patient et par segment artériel. La sensibilité et la spécificité de l'AS ont été calculées en considérant l'ATC comme examen de référence. La variabilité Interobservateur a été mesurée au moyen d'une statistique de kappa. Résultas : L'ATC a été non-conclusive dans 0.7 % des segments, tandis que l'AS était conclusive dans tous les segments. Sur l'analyse par patient, la sensibilité et la spécificité totales pour détecter une sténose significative égale ou supérieure à 50 % étaient de 100 %. L'analyse par segment a montré des sensibilités et de spécificités variant respectivement de 91 à 100 % et de 81 à 100 %. L'analyse des artères distales des pieds a révélé une sensibilité de 100 % et une spécificité de 90 %. Conclusion : L'angiographie par CT multi-barrettes utilisant cette méthode adaptative d'acquisition améliore la qualité de l'image et fournit une technique non-invasive et fiable pour évaluer L'AOMI, y compris les artères distales des pieds.

Distinct neuronal circuits underlying the bahavioral and physiological components of the fear response

Abstract : Expression of fear involves changes in a number of behavioral and physiological parameters that are triggered by the central amygdala (CeA). The fear circuit also includes a series of brain stem nuclei that are the final effectors of the changes induced by the fear reaction. The CeA expresses many different neuropeptide receptors that can modulate fear responses. Today, the precise organization and the modulation of projections from the amygdala to the brain stem are still poorly understood. The aim of this project was to better understand the organization and the modulation of the fear circuit. To investigate this we first determined whether the CeA is composed of separate neuronal populations, where each one projects to specific brain stem nuclei, or whether single CeA neurons project to several nuclei. For this purpose, we first selected two brain stem nuclei implicated in the modulation of different components of the fear reactions, the periaqueductal gray (implicated in freezing) and the nucleus of solitary tract (implicated in heart rate modulation). We then performed double injections of two different retrograde tracers in these two nuclei and we quantified the subsequent presence of co-labelling in the CeA. We found that neurons projecting to the PAG and to the NTS are organized in separate populations. Subsequent electrophysiological recordings of the two populations revealed that PAG and NTS projecting neurons also have different electrophysiological characteristics. We then verified in vitro whether the neurons projecting to different brain stem nuclei express specific combinations of neuropeptide receptors, and whether a neuropeptide acting pre-synaptically (oxytocin) specifically modulates one of these two projections. We did not find differences at the level of expression of neurópeptide receptors, but we observed that oxytocin, a neuropeptide with anxiolytic properties, modulates PAG projecting neurons without affecting NTS projecting neurons. As oxytocin appeared to specifically modulate projections to the PAG, involved in the modulation of the freezing reaction, but did not affect the projections to the NTS, implicated in the modulation of cardiovascular parameters, we verified how this modulation translates in living animals. We investigated the effects of infra-amygdala injection of oxytocin on cardiovascular and behavioral changes induced by contextual fear conditioning. We found that oxytocin decreased the freezing response without affecting the cardiovascular system. Finally, as neuropeptides are considered potential future anxiolytics, we investigated whether diazepam and oxytocin, acting on the same circuit, had additive effects. This question was addressed exclusively with an in vitro electrophysiological approach. We obtained that oxytocin and diazepam, when co-applied, had an additive effect on both synaptic transmission and neuronal activity. These results open new perspectives for the possible clinical applications of oxytocin. Résumé : L'expression de la peur est accompagnée par de nombreux changements physiologiques et comportementaux qui sont déclenchés par l'amygdale centrale (CeA). Le circuit inclue aussi une série de noyaux du tronc cérébrale qui sont les effecteurs des différentes composantes de la réaction de peur. On sait que CeA envoie des projections aux noyaux du tronc cérébral et que ces neurones expriment une grande variété de récepteurs aux neuropeptides. Par contre, l'organisation des projections, ainsi que la modulation de ces projections par les neuropeptides reste encore peu connue. Avec ce projet, on premièrement voulu déterminer si CeA est composée de populations neuronales séparées qui projettent vers un noyau spécifique, ou bien si chaque neurones envoie des projections vers plusieurs noyaux. A ce propos, on a effectué des doubles injections de deux traceurs rétrogrades différentes dans deux noyaux du tronc cérébral impliqués dans des différentes composantes des réactions de peur. On a injecté la substance grise périaqueducale (PAG), qui est impliquée dans la réponse d'immobilisation, ainsi que le noyau du tractus solitaire (NTS) qui est responsable des changements cardiovasculaires. On a ensuite quantifié la présence de neurones contenant les deux traceurs dans CeA. On a trouvé que la plupart des neurones de l'amygdale centrale projettent vers un noyau spécifique, et on peut donc dire que l'amygdale semble être composée de populations neuronales séparées. On a ensuite mesuré les caractéristiques électrophysiologiques de ces deux projections et on a trouvé des différences substantielles concernant la résistance membranaire, la capacitance, le potentiel membranaire de repos ainsi que la fréquence des potentiels d'action spontanés. Puis, comme beaucoup de neuropéptides dans l'amygdale exercent un effet modulatoire sûr les réactions de peur et sur l'anxiété, on a étudié les effets directs et indirects d'une série de neuropeptides sur les différentes projections pour évaluer s'il y a des neuropeptides qui agissent spécifiquement sur une. On n'a pas trouvé de différences entre neurones qui projettent vers le PAG et neurones qui projettent vers le NTS concernant les effets de neuropeptides qui agissent directement sur ces cellules. Par contre, on a trouvé que l'ocytocine, un neuropeptide qui se lie à des récepteurs dans la partie latérale de l'amygdale centrale et inhibe de façon indirecte les neurones de l'amygdala centrale médiale, module les projections vers le PAG sans affecter celles qui vont vers le NTS. Comme le PAG est impliqué dans la réponse d'immobilisation, alors que le NTS est impliqué dans la modulation cardiovasculaire, on a ensuite étudié les effets de l'ocytocine injectée dans l'amygdale de rat vivants sur les réactions de peur conditionnées. On a trouvé que l'ocytocine diminue la réponse d'immobilisation sans par contre affecter la réponse cardiovasculaire. Pour terminer, on a vérifié si l'ocytocine potentialise les effets d'un médicament anxiolytique, le diazeparn. Avec une étude in vitro on a trouvé qu'une co-application d'ocytocine et diazeparn résulte en un effet additionnel à la fois sur la transmission synaptique ainsi que sur l'activité neuronale des neurones de l'amygdale centrale médiale. Ces résultats ouvrent des nouvelles perspectives pour une potentielle utilisation clinique de l'ocytocine.

Oculopalatal Tremor : Variations on a theme by Guillain and Mollaret

Le trémor oculo-palatin (TOP) est une complication tardive et rare faisant suite à une lésion au niveau du tronc cérébral. Il est caractérisé par des contractions involontaires du voile du palais (pratiquement toujours asymptomatique), synchronisées avec un nystagmus pendulaire à environ 2 Hz (toujours symptomatique, se manifestant par des oscillopsies). Un hypersignal du noyau de l'olive inférieure (HNOI) est visible en IRM ; l'HNOI persiste au fil des ans. Notre objectif était de mieux définir le profil clinique des patients avec un TOP. Pour ceci nous avons effectué une étude rétrospective de 8 patients présentant un TOP et avons compilé ces résultats avec les 82 cas que nous avons retrouvé dans la littérature mondiale (revue PubMed). L'âge moyen était de 54 ans, avec une prédominance masculine. L'étiologie la plus fréquente était une lésion vasculaire du tronc cérébral (80%). Un nystagmus pendulaire principalement vertical a été retrouvé dans 90% des cas. Un nystagmus dissocié était principalement associé à une HNOI controlatérale et unilatérale sur l'IRM. Un nystagmus bilatéral et symétrique résultait d'une HNOI bilatérale dans la majorité des cas. Trois singularités ont été retrouvées parmi nos 8 patients : 1) une HNOI ipsilatérale à un nystagmus dissocié ; 2) la persistance du nystagmus en cas de disparition de l'HNOI ; 3) la découverte d'un micronystagmus asymptomatique. Le profil clinique du TOP reste assez stéréotypé, malgré quelques variations possibles (cf nos trois singularités). Les oscillopsies sont parfois handicapantes et il n'existe pas à ce jour de traitement spécifique du TOP.

CARDIAC AND MUSCLE CHANNELOPATHIES: ROLES AND REGULATION OF VOLTAGE-GATED SODIUM CHANNELS

Abstract :The contraction of the heart or skeletal muscles is mainly due to the propagation, through excitable cells, of an electrical influx called action potential (AP). The AP results from the sequential opening of ion channels that generate inward or outward currents through the cell membrane. Among all the channels involved, the voltage-gated sodium channel is responsible for the rising phase of the action potential. Ten genes encode the different isoforms of these channels (from Nav1.1 to Nav1.9 and an atypical channel named NavX). Nav1.4 and Nav1.5 are the main skeletal muscle and cardiac sodium channels respectively. Their importance for muscle and heart function has been highlighted by the description of mutations in their encoding genes SCN4A and SCNSA. They lead respectively to neuromuscular disorders such as myotonia or paralysis (for Nav1.4), and to cardiac arrhythmias that can deteriorate into sudden cardiac death (for Nav1.5).The general aim of my PhD work has been to study diseases linked with channels dysfunction, also called channelopathies. In that purpose, I investigated the function and the regulation of the muscle and cardiac voltage-gated sodium channels. During the two first studies, I characterized the effects of two mutations affecting Nav1.4 and Nav1.5 function. I used the HEK293 model cells to express wild-type or mutant channels and then studied their biophysical properties with the patch-clamp technique, in whole cell configuration. We found that the SCN4A mutation produced complex alterations of the muscle sodium channel function, that could explain the myotonic phenotype described in patients carrying the mutation. In the second study, the index case was an heterozygous carrier of a SCNSA mutation that leads to a "loss of function" of the channel. The decreased sodium current measured with mutated Nay 1.5 channels, at physiological temperature, was a one of the factors that could explain the observed Brugada syndrome. The last project aimed at identifying a new potential protein interacting with the cardiac sodium channel. We found that the protein SAP97 binds the three last amino-acids of the C-terminus of Na,, 1.5. Our results also indicated that silencing the expression of SAP97 in HEK293 cells decreased the sodium current. Sodium channels lacking their three last residues also produced a reduced INa. These preliminary results suggest that SAP97 is implicated in the regulation of sodium channel. Whether this effect is direct or imply the action of an adaptor protein remains to be investigated. Moreover, our group has previously shown that Nav1.5 channels are localized to lateral membranes of cardiomyocytes by the dystrophin multiprotein complex (DMC). This suggests that sodium channels are distributed in, at least, two different pools: one targeted at lateral membranes by DMC and the other at intercalated discs by another protein such as SAP97.These studies reveal that cardiac and muscle diseases may result from ion channel mutations but also from regulatory proteins affecting their regulation.Résumé :La contraction des muscles et du coeur est principalement due à la propagation, à travers les cellules excitables, d'un stimulus électrique appelé potentiel d'action (PA). C'est l'ouverture séquentielle de plusieurs canaux ioniques transmembranaires, permettant l'entrée ou la sortie d'ions dans la cellule, qui est à l'origine de ce PA. Parmi tous les canaux ioniques impliqués dans ce processus, les canaux sodiques dépendant du voltage sont responsables de la première phase du potentiel d'action. Les différentes isoformes de ces canaux (de Nav1.1 à Nav1.9 et NavX) sont codées par dix gènes distincts. Nav1.4 et Nav1.5 sont les principaux variants exprimés respectivement dans le muscle et le coeur. Plusieurs mutations ont été décrites dans les gènes qui codent pour ces deux canaux: SCN4A (pour Nav1.4) et SCNSA (pour Nav1.5). Elles sont impliquées dans des pathologies neuromusculaires telles que des paralysies ou myotonies (SCN4A) ou des arythmies cardiaques pouvant conduire à la mort subite cardiaque (SCNSA).Mon travail de thèse a consisté à étudier les maladies liées aux dysfonctionnements de ces canaux, aussi appelées canalopathies. J'ai ainsi analysé la fonction et la régulation des canaux sodiques dépendant du voltage dans le muscle squelettique et le coeur. A travers les deux premières études, j'ai ainsi pu examiner les conséquences de deux mutations affectant respectivement les canaux Nav1.4 et Nav1.5. Les canaux sauvages ou mutants ont été exprimés dans des cellules HEK293 afin de caractériser leurs propriétés biophysiques par la technique du patch clamp en configuration cellule entière. Nous avons pu déterminer que la mutation trouvée dans le gène SCN4A engendrait des modifications importantes de la fonction du canal musculaire. Ces altérations fournissent des indications nous permettant d'expliquer certains aspects de la myotonie observée chez les membres de la famille étudiée. Le patient présenté dans la deuxième étude était hétérozygote pour la mutation identifiée dans le gène SCNSA. La perte de fonction des canaux Nav1.5 ainsi engendrée, a été observée lors d'analyses à températures physiologiques. Elle représente l'un des éléments pouvant potentiellement expliquer le syndrome de Brugada du patient. La dernière étude a consisté à identifier une nouvelle protéine impliquée dans la régulation du canal sodique cardiaque. Nos expériences ont démontré que les trois derniers acides aminés de la partie C-terminale de Nav1.5 pouvaient interagir avec la protéine SAP97. Lorsque que l'expression de la SAP97 est réduite dans les cellules HEK293, cela induit une baisse importante du courant sodique. De même, les canaux tronqués de leurs trois derniers acides aminés génèrent un flux ionique réduit. Ces résultats préliminaires suggèrent que SAP97 est peut-être impliquée dans la régulation du canal Na,,1.5. Des expériences complémentaires permettront de déterminer si ces deux protéines interagissent directement ou si une protéine adaptatrice est nécessaire. De plus, nous avons préalablement montré que les canaux Nav1.5 étaient localisés au niveau de la membrane latérale des cardiomyocytes par le complexe multiprotéique de la dystrophine (DMC). Ceci suggère que les canaux sodiques peuvent être distribués dans un minimum de deux pools, l'un ciblé aux membranes latérales pax le DMC et l'autre dirigé vers les disques intercalaires par des protéines telles que SAP97.L'ensemble de ces études met en évidence que certaines maladies musculaires et cardiaques peuvent être la conséquence directe de mutations de canaux ioniques, mais que l'action de protéines auxiliaires peut aussi affecter leur fonction.