Le système endocannabinoïde dans la rétine du singe : expression, localisation et fonctions

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.

The mental functions of the brain : an investigation into their localisation and their manifestation in health and disease /

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On the possibility of elastic strain localisation in a fault

The phenomenon of strain localisation is often observed in shear deformation of particulate materials, e.g., fault gouge. This phenomenon is usually attributed to special types of plastic behaviour of the material (e.g., strain softening or mismatch between dilatancy and pressure sensitivity or both). Observations of strain localisation in situ or in experiments are usually based on displacement measurements and subsequent computation of the displacement gradient. While in conventional continua the symmetric part of the displacement gradient is equal to the strain, it is no longer the case in the more realistic descriptions within the framework of generalised continua. In such models the rotations of the gouge particles are considered as independent degrees of freedom the values of which usually differ from the rotation of an infinitesimal volume element of the continuum, the latter being described for infinitesimal deformations by the non-symmetric part of the displacement gradient. As a model for gouge material we propose a continuum description for an assembly of spherical particles of equal radius in which the particle rotation is treated as an independent degree of freedom. Based on this model we consider simple shear deformations of the fault gouge. We show that there exist values of the model parameters for which the displacement gradient exhibits a pronounced localisation at the mid-layers of the fault, even in the absence of inelasticity. Inelastic effects are neglected in order to highlight the role of the independent rotations and the associated additional parameters. The localisation-like behaviour occurs if (a) the particle rotations on the boundary of the shear layer are constrained (this type of boundary condition does not exist in a standard continuum) and (b) the contact moment-or bending stiffness is much smaller than the product of the effective shear modulus of the granulate and the square of the width of the gouge layer. It should be noted however that the virtual work functional is positive definite over the range of physically meaningful parameters (here: contact stiffnesses, solid volume fraction and coordination number) so that strictly speaking we are not dealing with a material instability.

Actin localisation and the effect of cytochalasin D on the osmotic tolerance of cauda epedidymidal kangaroo spermatozoa

This study examined the hypothesis that filamentous actin associated with the complex cytoskeleton of the kangaroo sperm head and tail may be contributing to lack of plasma membrane plasticity and a consequent loss of membrane integrity during cryopreservation. In the first study, the distribution of G and F actin within Eastern Grey Kangaroo (EGK, Macropus giganteus) cauda epididymidal spermatozoa was successfully detected using DNAse-FITC and a monoclonal F-actin antibody (ab205, Abcam), respectively. G-actin staining was most intense in the acrosome but was also observed with less intensity over the nucleus and mid-piece. F-actin was located in the sperm nucleus but was not discernable in the acrosome or sperm tail. To investigate whether cytochalasin D (a known F-actin depolymerising agent) was capable of improving the osmotic tolerance of EGK cauda epididymal spermatozoa, sperm were incubated in hypo-osmotic media (61 and 104 mOsm) containing a range of cytochalasin D concentrations (0-200 mu M). Cytochalasin D had no beneficial effect on plasma membrane integrity of sperm incubated in hypo-osmotic media. However, when EGK cauda epididymidal sperm were incubated in isosmotic media, there was a progressive loss of sperm motility with increasing cytochalasin D concentration. The results of this study indicated that the F-actin distribution in cauda epididymidal spermatozoa of the EGK was surprisingly different from that of the Tammar Wallaby (M. eugenii) and that cytochalasin-D does not appear to improve the tolerance of EGK cauda epididymidal sperm to osmotically induced injury.

Finite deformation model of simple shear of fault with microrotations: apparent strain localisation and en-echelon fracture pattern

Strain localisation is a widespread phenomenon often observed in shear and compressive loading of geomaterials, for example, the fault gouge. It is believed that the main mechanisms of strain localisation are strain softening and mismatch between dilatancy and pressure sensitivity. Observations show that gouge deformation is accompanied by considerable rotations of grains. In our previous work as a model for gouge material, we proposed a continuum description for an assembly of particles of equal radius in which the particle rotation is treated as an independent degree of freedom. We showed that there exist critical values of the model parameters for which the displacement gradient exhibits a pronounced localisation at the mid-surface layers of the fault, even in the absence of inelasticity. Here, we generalise the model to the case of finite deformations characteristic for the gouge deformation. We derive objective constitutive relationships relating the Jaumann rates of stress and moment stress to the relative strain and curvature rates, respectively. The model suggests that the pattern of localisation remains the same as in the linear case. However, the presence of the Jaumann terms leads to the emergence of non-zero normal stresses acting along and perpendicular to the shear layer (with zero hydrostatic pressure), and localised along the mid-line of the gouge; these stress components are absent in the linear model of simple shear. These additional normal stresses, albeit small, cause a change in the direction in which the maximal normal stresses act and in which en-echelon fracturing is formed.

RatSLAM: A hippocampal model for simultaneous localisation and mapping

The work presents a new approach to the problem of simultaneous localization and mapping - SLAM - inspired by computational models of the hippocampus of rodents. The rodent hippocampus has been extensively studied with respect to navigation tasks, and displays many of the properties of a desirable SLAM solution. RatSLAM is an implementation of a hippocampal model that can perform SLAM in real time on a real robot. It uses a competitive attractor network to integrate odometric information with landmark sensing to form a consistent representation of the environment. Experimental results show that RatSLAM can operate with ambiguous landmark information and recover from both minor and major path integration errors.

Sound source localisation through active audition

This paper presents a novel method for enabling a robot to determine the direction to a sound source through interacting with its environment. The method uses a new neural network, the Parameter-Less Self-Organizing Map algorithm, and reinforcement learning to achieve rapid and accurate response.