Effects of lithium on the proliferation and migration of neuroblasts in the rostral migratory stream in adult mice

The discovery of neurogenesis in adult brains opened the possibility of cellular therapy strategies for the treatment of neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s disease. Neurogenesis in the adult brain occurs in two areas: subgranular zone of the hippocampus and subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricles. Neurons that originate from the SVZ migrate to the olfactory bulb (OB) through the rostral migratory stream (RMS). In Alzheimer’s disease, there is a progressive neuronal dysfunction and degeneration, resulting in brain atrophy and cognitive impairments including olfactory dysfunction. Several studies have demonstrated that pharmacological treatment with lithium exerts positive effects on adult neurogenesis, and one pathway seems to be the modulation of factors that regulate the migration of neuroblasts. The objective of this study was to investigate whether treatment with lithium promotes the increase of migratory neuroblasts using as parameter the RMS. Adult male C57BL/6 mice were divided into control and lithium-treated groups. The animals were treated for 6 weeks and, at four different time points, i.e., 10 days, 7 days, 3 days and 1 day before the end of treatments, they received an injection of BrdU (cell proliferation marker). The animals were sacrificed by perfusion fixation and the brains were immunohistochemically labeled for BrdU for analysis of migrating neuroblasts in the RMS. The results showed that the number of BrdU+ cells in the RMS was not significantly different between the two groups, suggesting that lithium, alone, is not capable of increasing the number of neuroblasts migrating from the SVZ to the OB

Estudo da proliferação, migração e diferenciação dos precursores neurais do sistema nervoso pós-natal de camundongos (Mus musculus)

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ

Estudo da proliferação, migração e diferenciação dos precursores neurais do sistema nervoso pós-natal de camundongos (Mus musculus)

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ

Zelluläre Kontrolle adulter Neurogenese - Expression und Funktion des VEGF-Rezeptor-1 (Flt-1) im adulten Säugerhirn

Neurale Stammzellen sind im adulten Säugerhirn in der Subventrikulären Zone (SVZ) der Lateralventrikel und dem Hippokampus lokalisiert. In der SVZ entstandene neurale Zellen migrieren entlang eines von Astrozyten umgebenen Pfades, dem Rostralmigratorischen Strom (RMS), zum Olfaktorischen Bulbus (OB), wo sie zu olfaktorischen Interneuronen differenzieren. Vaskuläre Wachstumsfaktoren, wie VEGF-A beeinflussen die adulte Neurogenese. Die vorliegende Arbeit beschreibt erstmalig detailliert die spezifische Expression des VEGF-Rezeptor-1 (VEGFR-1) in den Regionen olfaktorischer und hippokampaler Neurogenese des adulten ZNS. Die Ergebnisse zeigen, dass VEGFR-1 im adulten Hirn hauptsächlich in GFAP-positiven Zellen in der SVZ, dem RMS, dem OB, dem Corpus callosum und dem Hippokampus exprimiert ist. In vivo-Analysen transgener Mäuse (Flt-1TK-/-), denen die Signaltransduktionsdomäne des VEGFR-1 fehlt, demonstrieren hier erstmals eine Rolle des VEGFR-1 in adulter Neurogenese. Flt-1TK-/- weisen eine erhöhte Proliferation neuronaler Vorläuferzellen der SVZ auf. Im RMS ist jedoch 6 Tage nach BrdU-Administration die Anzahl markierter Zellen im Vergleich zum Wildtyp (wt) um 47,97% reduziert, ohne dass es zu einer Akkumulation in der SVZ kommt. Zusammen mit der in Kulturversuchen stark erhöhten Migrationsgeschwindigkeit von Neuroblasten der Flt-1TK-/- und einer verminderten Abwanderung von Zellen aus dem RMS ins Corpus callosum der Flt-1Tk-/-, weist dies auf eine gesteigerte Migration zum OB hin. Tatsächlich war der OB der Flt-1TK-/-, vor allem die Plexiform- und Periglomerulärzellschicht (PGL), signifikant vergrößert. Im OB der transgenen Tiere migrieren zudem signifikant mehr BrdU-markierte Zellen in die PGL. Dort differenzieren signifikant mehr Neurone als im wt. Subtypisierungen zeigen, zudem eine erhöhte Differenzierung in dopaminerge Interneurone in der PGL der Flt-1TK-/-. Im Gehirn Flt-1TK-/- war die Konzentration von VEGF-A erhöht. Intrazerebroventrikuläre Infusion von VEGF-A in wt-Tiere erbrachte den eindeutigen Nachweis, dass die Erhöhung der VEGF-A-Konzentration im Gehirn der Flt-1TK-/- ursächlich für die in diesen Tieren beobachtete Reduktion der BrdU-positiven Zellen im RMS ist. Dies ist gleichzeitig der erste Nachweis einer Wirkung von VEGF-A auf Neuroblasten im RMS in vivo unter physiologischen Bedingungen. Die erhöhte VEGF-A-Konzentration könnte auch den anderen hier dargelegten Effekten zugrunde liegen. VEGFR-1 ist somit ein regulatorischer Faktor für die adulte olfaktorische Neurogenese und spielt eine potentielle Rolle in der Differenzierung dopaminerger Interneurone.

The role of microglia in neurodegeneration and endogenous repair during experimental autoimmune encephalomyelitis

Inflammation-mediated neurodegeneration occurs in the acute and the chronic/progressive phases of multiple sclerosis (MS) and its animal model experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Classically-activated microglia (M1) are key players mediating this process through secretion of soluble factors including nitric oxide (NO) and tumor necrosis factor (TNF). Here, galectin-1, an endogenous glycan-binding protein, was identified as a pivotal regulatory mechanism that limits M1 microglia activation and neurodegeneration, by targeting the activation of p38MAPK- and CREB-dependent pathways and hierarchically controlling downstream pro-inflammatory mediators such as iNOS, TNF and CCL2. Galectin-1 is highly expressed in the acute phase of EAE and its targeted deletion results in pronounced inflammation-induced neurodegeneration. These findings identify an essential role of galectin-1-glycan lattices in tempering microglia activation, brain inflammation and neurodegeneration with critical therapeutic implications in relapsing-remitting and secondary progressive MS.rnMicroglia with distinct phenotypes are implicated in neurotoxicity, neuroprotection, and in modulation of endogenous repair by NSCs. However the precise molecular mechanisms underlying this diversity in fuction are still unknown. rnUsing a model of EAE, transcriptional profiling of isolated SVZ microglia from the acute and chronic disease phases of EAE was performed. The results from this study suggest that microglia exhibit disease phase specific gene expression signatures, that correspond to unique GO functions and genomic networks. These data demonstrate for the first time, distinct transcriptional networks of microglia activation in vivo, that support their role as mediators of injury or repair.

ANALYSIS OF β8 INTEGRIN IN NEUROGENESIS AND NEUROVASCULAR HOMEOSTASIS

Neurogenesis in the adult mouse brain occurs within the subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricle. In the SVZ, neural stem cells (NSC) reside in a specialized microenvironment, or vascular niche, consisting of blood vessels and their basement membranes. Most NSCs in the SVZ differentiate into progenitor cells, which further differentiate to generate neuroblasts, which then migrate from the SVZ to the olfactory bulbs (OB) along the rostral migratory stream (RMS). ECM-mediated adhesion and signaling within the vascular niche likely contribute to proper NSC self-renewal, survival, differentiation and neuroblast motility. The mechanisms that control these events are poorly understood. Previous studies from our group and others have shown that loss of the ECM receptor, αvβ8 integrin, in NSCs in the embryonic mouse brain leads to severe developmental vascular defects and premature death. Here, the functions of αvβ8 integrin in the adult brain have been examined using mice that have been genetically manipulated to lack a functional β8 integrin gene. This study reveals that loss of β8 integrin leads to widespread defects in homeostasis of the neurovascular unit, including increased intracerebral blood vessels with enhanced perivascular astrogliosis. Additionally, β8 integrin dependent defects in NSC proliferation, survival, and differentiation, as well as neuroblast migration in the RMS were observed both in vivo and in vitro. The defects correlated, in part, with diminished integrin-mediated activation of TGFβ, an ECM ligand of β8 integrin. Collectively, these data identify important adhesion and signaling functions for β8 integrin in the regulation of neural stem and progenitor cells in the SVZ as well as in neuroblast migration along the RMS in the adult brain.

Relationship between survival and increased radiation dose to subventricular zone in glioblastoma is controversial.

To test the hypothesis on prolonged survival in glioblastoma cases with increased subventricular zone (SVZ) radiation dose. Sixty glioblastoma cases were previously treated with adjuvant radiotherapy and Temozolamide. Ipsilateral, contralateral and bilateral SVZs were contoured and their doses were retrospectively evaluated. Median follow-up, progression free survival (PFS) and overall survival (OS) were 24.5, 8.5 and 19.3 months respectively. Log-rank tests showed a statistically significant correlation between contralateral SVZ (cSVZ) dose > 59.2 Gy (75th percentile) and poor median PFS (10.37 [95% CI 8.37-13.53] vs 7.1 [95% CI 3.5-8.97] months, p = 0.009). cSVZ dose > 59.2 Gy was associated with poor OS in the subgroup with subtotal resection/biopsy (HR: 4.83 [95% CI 1.71-13.97], p = 0.004). High ipsilateral SVZ dose of > 62.25 Gy (75th percentile) was associated with poor PFS in both subgroups of high performance status (HR: 2.58 [95% CI 1.03-6.05], p = 0.044) and SVZ without tumoral contact (HR: 10.57 [95% CI 2.04-49], p = 0.008). The effect of high cSVZ dose on PFS lost its statistical significance in multivariate Cox regression analysis. We report contradictory results compared to previous publications. Changing the clinical practice based on retrospective studies which even do not indicate consistent results among each other will be dangerous. We need carefully designed prospective randomized studies to evaluate any impact of radiation to SVZ in glioblastoma.

The Role of EphA4 in Glial Scar Formation Following Injury

Although many areas of the brain lose their regenerative capacity with age, stem cell niches have been identified in both the subventricular zone (SVZ) along the lateral walls of the lateral ventricles and the subgranular zone (SGZ) of the dentate gyrus (Gage, 2000; Alvarez-Buylla et al., 2001; Alvarez-Buylla and Lim, 2004). The SVZ niche utilizes many mechanisms to determine the migration patterns of neuroblasts along the RMS into the olfactory bulb, one being Eph/ephrin signaling (Conover et al., 2000; Holmberg et al., 2005). EphA4-mediated signaling is necessary for axon guidance during development, and its continued expression in the SVZ niche suggests a regulatory role throughout adulthood. Previous studies have suggested that EphA4 plays a role in the regulation of astrocytic gliosis and glial scar formation, which inhibits axonal regeneration in these areas following spinal cord injury (Goldshmit et al., 2004). Blood vessels may also play an important role in SVZ cell proliferation and neuroblast migration following injury (Tavazoie et al., 2008; Yamashita et al., 2006). The goal of this project is to examine glial scar formation as well as the relationship between SVZ vasculature, neuroblasts, and neural stem cells in EphA4 +/+, EphA4 +/-, and EphA4 -/- mice following a needle stick injury in the cortex or striatum. The outcome of these experiments will determine whether invasive procedures such as injections will affect neuroblast migration and/or the organization of the SVZ.

Lead isotopes inthe Eastern Equatorial Pacific

The influence of atmospheric dust on climate and biogeochemical cycles in the oceans is well understood but poorly quantified. Glacial atmospheric dust loads were generally greater than those during the Holocene, as shown, for example, by the covariation of dust fluxes in the Equatorial Pacific and Antarctic ice cores. Nevertheless, it remains unclear whether these increases in dust flux were associated with changes in sources of dust, which would in turn suggest variations in wind patterns, climate or paleo-environment. Such questions can be answered using radiogenic isotope tracers of dust provenance. Here, we present a 160-kyr high-precision lead isotope time-series of dust input to the Eastern Equatorial Pacific (EEP) from core ODP Leg 138, Site 849 (0°11.59' N, 110°31.18' W). The Pb isotope record, combined with Nd isotope data, rules out contributions from Northern Hemisphere dust sources, north of the Intertropical Convergence Zone, such as Asia or North Africa/Sahara; similarly, eolian sources in Australia, Central America, the Northern Andes and Patagonia appear insignificant based upon the radiogenic isotope data. Fluctuations in Pb isotope ratios throughout the last 160 kyr show, instead, that South America remained the prevailing source of dusts to the EEP. There are two distinct South American Pb isotope end-members, constrained to be located in the south Central Volcanic Zone (CVZ, 22° S - 27.5° S) and the South Volcanic Zone (SVZ, 33° S - 43° S), with the former most likely originating in the Atacama Desert. Dust availability in the SVZ appears to be related to the weathering of volcanic deposits and the development of ash-derived Andosols, and influenced by local factors that might include vegetation cover. Variations in the dust fluxes from the two sources are in phase with both the dust flux and temperature records from Antarctican ice cores. We show that the forcing of dust provenance over time in the EEP overall is influenced by high-southerly-latitude climate conditions, leading to changes in the latitudinal position and strength of the South Westerlies as well as the coastal winds that blow northward along the Chilean margin. The net result is a modulation of dust emission from the Atacama Desert and the SVZ via a northward migration of the South Westerlies during cold periods and southward retreat during glacial terminations.

Postnatal mouse subventricular zone neuronal precursors can migrate and differentiate within multiple levels of the developing neuraxis

The mammalian subventricular zone (SVZ) of the lateral wall of the forebrain ventricle retains a population of proliferating neuronal precursors throughout life. Neuronal precursors born in the postnatal and adult SVZ migrate to the olfactory bulb where they differentiate into interneurons. Here we tested the potential of mouse postnatal SVZ precursors in the environment of the embryonic brain: (i) a ubiquitous genetic marker, (ii) a neuron-specific transgene, and (iii) a lipophilic-dye were used to follow the fate of postnatal day 5–10 SVZ cells grafted into embryonic mouse brain ventricles at day 15 of gestation. Graft-derived cells were found at multiple levels of the neuraxis, including septum, thalamus, hypothalamus, and in large numbers in the midbrain inferior colliculus. We observed no integration into the cortex. Neuronal differentiation of graft derived cells was demonstrated by double-staining with neuron-specific β-tubulin antibodies, expression of the neuron-specific transgene, and the dendritic arbors revealed by the lipophilic dye. We conclude that postnatal SVZ cells can migrate through and differentiate into neurons within multiple embryonic brain regions other than the olfactory bulb.

Network of tangential pathways for neuronal migration in adult mammalian brain

Cells in the brains of adult mammals continue to proliferate in the subventricular zone (SVZ) throughout the lateral wall of the lateral ventricle. Here we show, using whole mount dissections of this wall from adult mice, that the SVZ is organized as an extensive network of chains of neuronal precursors. These chains are immunopositive to the polysialylated form of NCAM, a molecule present at sites of plasticity, and TuJ1, an early neuronal marker. The majority of the chains are oriented along the rostrocaudal axis and many join the rostral migratory stream that terminates in the olfactory bulb. Using focal microinjections of DiI and transplantation of SVZ cells carrying a neuron-specific reporter gene, we demonstrate that cells originating at different rostrocaudal levels of the SVZ migrate rostrally and reach the olfactory bulb where they differentiate into neurons. Our results reveal an extensive network of pathways for the tangential chain migration of neuronal precursors throughout the lateral wall of the lateral ventricle in the adult mammalian brain.

Adenovirus-mediated gene delivery into neuronal precursors of the adult mouse brain.

Precursor cells found in the subventricular zone (SVZ) of the adult brain can undergo cell division and migrate long distances before differentiating into mature neurons. We have investigated the possibility of introducing genes stably into this population of cells. Replication-defective adenoviruses were injected into the SVZ of the lateral ventricle of adult mice. The adenoviruses carried a cDNA for the LacZ reporter or the human p75 neurotrophin receptor, for which species-specific antibodies are available. Injection of the viruses into the SVZ led to efficient labeling of neuronal precursors. Two months after viral injection, infected cells were detected in the olfactory bulb, a significant distance from the site of injection. Labeled periglomerular and granular neurons with extensive dendritic arborization were found in the olfactory bulb. These results demonstrate that foreign genes can be efficiently introduced into neuronal precursor cells. Furthermore, adenovirus-directed infection can lead to long-term stable gene expression in progenitor cells found in the adult central nervous system.

Arc crust-magma interaction in the Andean Southern Volcanic Zone from thermobarometry, mineral composition, radiogenic isotope and rare earth element systematics of the Azufre-Planchon-Peteroa volcanic complex, Chile

The Andean Southern Volcanic Zone (SVZ) is a vast and complex continental arc that has been studied extensively to provide an understanding of arc-magma genesis, the origin and chemical evolution of the continental crust, and geochemical compositions of volcanic products. The present study focuses on distinguishing the magma/sub-arc crustal interaction of eruptive products from the Azufre-Planchon-Peteroa (APP 35°15'S) volcanic center and other major centers in the Central SVZ (CSVZ 37°S–42°S), Transitional SVZ (TSVZ 34.3–37.0°S), and Northern SVZ (NSVZ 33°S–34°30'S). New Hf and Nd isotopic and trace element data for SVZ centers are consistent with former studies that these magmas experienced variable depths of crystal fractionation, and that crustal assimilation is restricted to the lower crustal depths with an apparent role of garnet. Thermobarometric calculations applied to magma compositions constrain the depth of magma separation from mantle sources in all segments of the SVZ to(70-90 km). Magmatic separation at the APP complex occurs at an average depth of ~50 km which is confined to the mantle lithosphere and the base of the crust suggesting localized thermal abrasion both reservoirs. Thermobarometric calculations indicate that CSVZ primary magmas arise from a similar average depth of (~54 km) which confines magma separation to the asthenospheric mantle. The northwards along-arc Sr-Nd-Hf isotopic data and LREE enrichment accompanied with HREE depletion of SVZ mafic magmas correlates well with northward increasing crustal thickness and decreasing primary melt separation from mantle source regions indicating an increased involvement of lower crustal components in SVZ magma petrogenesis. ^ The study concludes that the development of mature subduction zones over millions of years of continuous magmatism requires that mafic arc derived melts stagnate at lower crustal levels due to density similarities and emplace at lower crustal depths. Basaltic underplating creates localized hot zone environments below major magmatic centers. These regions of high temperature/partial melting, and equilibration with underplated mafic rocks provides the mechanism that controls trace element and isotopic variability of primary magmas of the TSVZ and NSVZ from their baseline CSVZ-like precursors.^

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.