Modulation of fibronectin expression in the central nervous system of Lewis rats with experimental autoimmune encephalomyelitis

Fibronectin (FN), a large family of plasma and extracellular matrix (ECM) glycoproteins, plays an important role in leukocyte migration. In normal central nervous system (CNS), a fine and delicate mesh of FN is virtually restricted to the basal membrane of cerebral blood vessels and to the glial limitans externa. Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an inflammatory CNS demyelinating disease, was induced in Lewis rats with a spinal cord homogenate. During the preclinical phase and the onset of the disease, marked immunolabelling was observed on the endothelial luminal surface and basal lamina of spinal cord and brainstem microvasculature. In the paralytic phase, a discrete labelling was evident in blood vessels of spinal cord and brainstem associated or not with an inflammatory infiltrate. Conversely, intense immunolabelling was present in cerebral and cerebellar blood vessels, which were still free from inflammatory cuffs. Shortly after clinical recovery minimal labelling was observed in a few blood vessels. Brainstem and spinal cord returned to normal, but numerous inflammatory foci and demyelination were still evident near the ventricle walls, in the cerebral cortex and in the cerebellum. Intense expression of FN in brain vessels ascending from the spinal cord towards the encephalon preceded the appearance of inflammatory cells but faded away after the establishment of the inflammatory cuff. These results indicate an important role for FN in the pathogenesis of CNS inflammatory demyelinating events occurring during EAE.

Role of the hypothalamic pituitary adrenal axis in the control of the response to stress and infection

The release of adrenocorticotropin (ACTH) from the corticotrophs is controlled principally by vasopressin and corticotropin-releasing hormone (CRH). Oxytocin may augment the release of ACTH under certain conditions, whereas atrial natriuretic peptide acts as a corticotropin release-inhibiting factor to inhibit ACTH release by direct action on the pituitary. Glucocorticoids act on their receptors within the hypothalamus and anterior pituitary gland to suppress the release of vasopressin and CRH and the release of ACTH in response to these neuropeptides. CRH neurons in the paraventricular nucleus also project to the cerebral cortex and subcortical regions and to the locus ceruleus (LC) in the brain stem. Cortical influences via the limbic system and possibly the LC augment CRH release during emotional stress, whereas peripheral input by pain and other sensory impulses to the LC causes stimulation of the noradrenergic neurons located there that project their axons to the CRH neurons stimulating them by alpha-adrenergic receptors. A muscarinic cholinergic receptor is interposed between the alpha-receptors and nitric oxidergic interneurons which release nitric oxide that activates CRH release by activation of cyclic guanosine monophosphate, cyclooxygenase, lipoxygenase and epoxygenase. Vasopressin release during stress may be similarly mediated. Vasopressin augments the release of CRH from the hypothalamus and also augments the action of CRH on the pituitary. CRH exerts a positive ultrashort loop feedback to stimulate its own release during stress, possibly by stimulating the LC noradrenergic neurons whose axons project to the paraventricular nucleus to augment the release of CRH.

Rapid eye movement sleep deprivation induces an increase in acetylcholinesterase activity in discrete rat brain regions

Some upper brainstem cholinergic neurons (pedunculopontine and laterodorsal tegmental nuclei) are involved in the generation of rapid eye movement (REM) sleep and project rostrally to the thalamus and caudally to the medulla oblongata. A previous report showed that 96 h of REM sleep deprivation in rats induced an increase in the activity of brainstem acetylcholinesterase (Achase), the enzyme which inactivates acetylcholine (Ach) in the synaptic cleft. There was no change in the enzyme's activity in the whole brain and cerebrum. The components of the cholinergic synaptic endings (for example, Achase) are not uniformly distributed throughout the discrete regions of the brain. In order to detect possible regional changes we measured Achase activity in several discrete rat brain regions (medulla oblongata, pons, thalamus, striatum, hippocampus and cerebral cortex) after 96 h of REM sleep deprivation. Naive adult male Wistar rats were deprived of REM sleep using the flower-pot technique, while control rats were left in their home cages. Total, membrane-bound and soluble Achase activities (nmol of thiocholine formed min-1 mg protein-1) were assayed photometrically. The results (mean ± SD) obtained showed a statistically significant (Student t-test) increase in total Achase activity in the pons (control: 147.8 ± 12.8, REM sleep-deprived: 169.3 ± 17.4, N = 6 for both groups, P<0.025) and thalamus (control: 167.4 ± 29.0, REM sleep-deprived: 191.9 ± 15.4, N = 6 for both groups, P<0.05). Increases in membrane-bound Achase activity in the pons (control: 171.0 ± 14.7, REM sleep-deprived: 189.5 ± 19.5, N = 6 for both groups, P<0.05) and soluble enzyme activity in the medulla oblongata (control: 147.6 ± 16.3, REM sleep-deprived: 163.8 ± 8.3, N = 6 for both groups, P<0.05) were also observed. There were no statistically significant differences in the enzyme's activity in the other brain regions assayed. The present findings show that the increase in Achase activity induced by REM sleep deprivation was specific to the pons, a brain region where cholinergic neurons involved in REM generation are located, and also to brain regions which receive cholinergic input from the pons (the thalamus and medulla oblongata). During REM sleep extracellular levels of Ach are higher in the pons, medulla oblongata and thalamus. The increase in Achase activity in these brain areas after REM sleep deprivation suggests a higher rate of Ach turnover.

Inhibition of in vitro CO2 production and lipid synthesis by 2-hydroxybutyric acid in rat brain

2-Hydroxybutyric acid appears at high concentrations in situations related to deficient energy metabolism (e.g., birth asphyxia) and also in inherited metabolic diseases affecting the central nervous system during neonatal development, such as "cerebral" lactic acidosis, glutaric aciduria type II, dihydrolipoyl dehydrogenase (E3) deficiency, and propionic acidemia. The present study was carried out to determine the effect of 2-hydroxybutyric acid at various concentrations (1-10 mM) on CO2 production and lipid synthesis from labeled substrates in cerebral cortex of 30-day-old Wistar rats in vitro. CO2 production was significantly inhibited (30-70%) by 2-hydroxybutyric acid in cerebral cortex prisms, in total homogenates and in the mitochondrial fraction. We also demonstrated a significant inhibition of lipid synthesis (20-45%) in cerebral cortex prisms and total homogenates in the presence of 2-hydroxybutyric acid. However, no inhibition of lipid synthesis occurred in homogenates free of nuclei and mitochondria. The results indicate an impairment of mitochondrial energy metabolism caused by 2-hydroxybutyric acid, a fact that may secondarily lead to reduction of lipid synthesis. It is possible that these findings may be associated with the neuropathophysiology of the situations where 2-hydroxybutyric acid is accumulated.

The 9-O-acetyl GD3 gangliosides are expressed by migrating chains of subventricular zone neurons in vitro

Neurons from the anterior subventricular zone (SVZ) of the cerebral cortex migrate tangentially to become interneurons in the olfactory bulb during development and in adult rodents. This migration was defined as neuronophilic, independent of a radial glial substrate. The cortical SVZ and the rostral migratory stream to the olfactory bulb were shown to be rich in 9-O-acetyl GD3 gangliosides (9-O-acGD3), which have been previously shown to be implicated in gliophilic migration in the rodent cerebral cortex and cerebellum. In the present study, we performed SVZ explant cultures using rats during their first postnatal week to analyze the expression of these gangliosides in chain migration of neuronal precursors. We characterized migrating chains of these neuroblasts through morphological analysis and immunocytochemistry for the neural cell adhesion molecule. By using the Jones monoclonal antibody which binds specifically to 9-O-acGD3 we showed that migrating chains from the SVZ explants express 9-O-acGD3 which is distributed in a punctate manner in individual cells. 9-O-acGD3 is also present in migrating chains that form in the absence of radial glia, typical of the neuronophilic chain migration of the SVZ. Our data indicate that 9-O-acetylated gangliosides may participate in neuronophilic as well as gliophilic migration.

The origin of cortical neurons

Neurons of the mammalian cerebral cortex comprise two broad classes: pyramidal neurons, which project to distant targets, and the inhibitory nonpyramidal cells, the cortical interneurons. Pyramidal neurons are generated in the germinal ventricular zone, which lines the lateral ventricles, and migrate along the processes of radial glial cells to their positions in the developing cortex in an `inside-out' sequence. The GABA-containing nonpyramidal cells originate for the most part in the ganglionic eminence, the primordium of the basal ganglia in the ventral telencephalon. These cells follow tangential migratory routes to enter the cortex and are in close association with the corticofugal axonal system. Once they enter the cortex, they move towards the ventricular zone, possibly to obtain positional information, before they migrate radially in the direction of the pial surface to take up their positions in the developing cortex. The mechanisms that guide interneurons throughout these long and complex migratory routes are currently under investigation.

Dexamethasone-induced reactivation of bovine herpesvirus type 5 latent infection in experimentally infected rabbits results in a broader distribution of latent viral DNA in the brain

Bovine herpesvirus type 5 (BHV-5) is a major agent of meningoencephalitis in cattle and establishes latent infections mainly in sensory nerve ganglia. The distribution of latent BHV-5 DNA in the brain of rabbits prior to and after virus reactivation was studied using a nested PCR. Fifteen rabbits inoculated intranasally with BHV-5 were euthanized 60 days post-inoculation (group A, N = 8) or submitted to dexamethasone treatment (2.6 mg kg-1 day-1, im, for 5 days) and euthanized 60 days later (group B, N = 7) for tissue examination. Two groups of BHV-1-infected rabbits (C, N = 3 and D, N = 3) submitted to each treatment were used as controls. Viral DNA of group A rabbits was consistently detected in trigeminal ganglia (8/8), frequently in cerebellum (5/8), anterior cerebral cortex and pons-medulla (3/8) and occasionally in dorsolateral (2/8), ventrolateral and posterior cerebral cortices, midbrain and thalamus (1/8). Viral DNA of group B rabbits showed a broader distribution, being detected at higher frequency in ventrolateral (6/7) and posterior cerebral cortices (5/7), pons-medulla (6/7), thalamus (4/7), and midbrain (3/7). In contrast, rabbits inoculated with BHV-1 harbored viral DNA almost completely restricted to trigeminal ganglia and the distribution did not change post-reactivation. These results demonstrate that latency by BHV-5 is established in several areas of the rabbit's brain and that virus reactivation leads to a broader distribution of latent viral DNA. Spread of virus from trigeminal ganglia and other areas of the brain likely contributes to this dissemination and may contribute to the recrudescence of neurological disease frequently observed upon BHV-5 reactivation.

Increased levels of glutamate in the central nervous system are associated with behavioral symptoms in experimental malaria

Cerebral malaria (CM) is a severe complication resulting from Plasmodium falciparum infection. This condition has been associated with cognitive, behavioral and motor dysfunctions, seizures and coma. The underlying mechanisms of CM are incompletely understood. Glutamate and other metabolites such as lactate have been implicated in its pathogenesis. In the present study, we investigated the involvement of glutamate in the behavioral symptoms of CM. Seventeen female C57BL/6 mice (20-25 g) aged 6-8 weeks were infected with P. berghei ANKA by the intraperitoneal route using a standardized inoculation of 10(6) parasitized red blood cells suspended in 0.2 mL PBS. Control animals (N = 17) received the same volume of PBS. Behavioral and neurological symptoms were analyzed by the SmithKline/Harwell/Imperial College/Royal Hospital/Phenotype Assessment (SHIRPA) battery. Glutamate release was measured in the cerebral cortex and cerebrospinal fluid of infected and control mice by fluorimetric assay. All functional categories of the SHIRPA battery were significantly altered in the infected mice at 6 days post-infection (dpi) (P ≤ 0.05). In parallel to CM symptoms, we found a significant increase in glutamate levels in the cerebral cortex (mean ± SEM; control: 11.62 ± 0.90 nmol/mg protein; infected at 3 dpi: 10.36 ± 1.17 nmol/mg protein; infected at 6 dpi: 26.65 ± 0.73 nmol/mg protein; with EGTA, control: 5.60 ± 1.92 nmol/mg protein; infected at 3 dpi: 6.24 ± 1.87 nmol/mg protein; infected at 6 dpi: 14.14 ± 0.84 nmol/mg protein) and in the cerebrospinal fluid (control: 128 ± 51.23 pmol/mg protein; infected: 301.4 ± 22.52 pmol/mg protein) of infected mice (P ≤ 0.05). These findings suggest a role of glutamate in the central nervous system dysfunction found in CM.

Mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de l’acide polysialique (PSA) dans le néocortex visuel des souris durant la maturation des synapses GABAergiques

Le fonctionnement du cortex cérébral nécessite l’action coordonnée de deux des sous-types majeurs de neurones, soient les neurones à projections glutamatergiques et les interneurones GABAergiques. Les interneurones GABAergiques ne constituent que 20 à 30% des cellules corticales par rapport au grand nombre de neurones glutamatergiques. Leur rôle est toutefois prépondérant puisqu’ils modulent fortement la dynamique et la plasticité des réseaux néocorticaux. Il n’est donc pas surprenant que les altérations de développement des circuits GABAergiques soient associées à plusieurs maladies du cerveau, incluant l’épilepsie, le syndrome de Rett et la schizophrénie. La compréhension des mécanismes moléculaires régissant le développement des circuits GABAergiques est une étape essentielle menant vers une meilleure compréhension de la façon dont les anormalités se produisent. Conséquemment, nous nous intéressons au rôle de l’acide polysialique (PSA) dans le développement des synapses GABAergiques. PSA est un homopolymère de chaînons polysialylés en α-2,8, et est exclusivement lié à la molécule d’adhésion aux cellules neuronales (NCAM) dans les cerveaux de mammifères. PSA est impliqué dans plusieurs processus développementaux, y compris la formation et la plasticité des synapses glutamatergiques, mais son rôle dans les réseaux GABAergiques reste à préciser. Les données générées dans le laboratoire du Dr. Di Cristo démontrent que PSA est fortement exprimé post- natalement dans le néocortex des rongeurs, que son abondance diminue au cours du développement, et, faits importants, que son expression dépend de l’activité visuelle i et est inversement corrélée à la maturation des synapses GABAergiques. La présente propose de caractériser les mécanismes moléculaires régulant l’expression de PSA dans le néocortex visuel de la souris. Les enzymes polysialyltransférases ST8SiaII (STX) et ST8SiaIV (PST) sont responsables de la formation de la chaîne de PSA sur NCAM. En contrôlant ainsi la quantité de PSA sur NCAM, ils influenceraient le développement des synapses GABAergiques. Mon projet consiste à déterminer comment l’expression des polysialyltransférases est régulée dans le néocortex visuel des souris durant la période post-natale; ces données sont à la fois inconnues, et cruciales. Nous utilisons un système de cultures organotypiques dont la maturation des synapses GABAergiques est comparable au modèle in vivo. L’analyse de l’expression génique par qPCR a démontré que l’expression des polysialyltransférases diminue au cours du développement; une baisse majeure corrélant avec l’ouverture des yeux chez la souris. Nous avons de plus illustré pour la première fois que l’expression de STX, et non celle de PST, est activité-dépendante, et que ce processus requiert l’activation du récepteur NMDA, une augmentation du niveau de calcium intracellulaire et la protéine kinase C (PKC). Ces données démontrent que STX est l’enzyme régulant préférentiellement le niveau de PSA sur NCAM au cours de la période post-natale dans le cortex visuel des souris. Des données préliminaires d’un second volet de notre investigation suggèrent que l’acétylation des histones et la méthylation de l’ADN pourraient également contribuer à la régulation de la transcription de cette enzyme durant le développement. Plus d’investigations seront toutefois nécessaires afin de confirmer cette hypothèse. En somme, la connaissance des mécanismes par lesquels l’expression des ii polysialyltransférases est modulée est essentielle à la compréhension du processus de maturation des synapses GABAergiques. Ceci permettrait de moduler pharmacologiquement l’expression de ces enzymes; la sur-expression de STX et/ou PST pourrait produire une plus grande quantité de PSA, déstabiliser les synapses GABAergiques, et conséquemment, ré-induire la plasticité cérébrale.

Étude du rôle de Pax6 dans la gliogenèse

Les astrocytes sont des cellules gliales présentes dans le système nerveux central, qui exercent de nombreuses fonctions physiologiques essentielles et sont impliquées dans la réponse aux lésions et dans plusieurs pathologies du cerveau. Les astrocytes sont générés par les cellules de la glie radiale, les précurseurs communs de la plupart des cellules neuronales et gliales du cerveau, après le début de la production des neurones. Le passage de la neurogenèse à la gliogenèse est le résultat de mécanismes moléculaires complexes induits par des signaux intrinsèques et extrinsèques responsables du changement de propriété des précurseurs et de leur spécification. Le gène Pax6 code pour un facteur de transcription hautement conservé, impliqué dans plusieurs aspects du développement du système nerveux central, tels que la régionalisation et la neurogenèse. Il est exprimé à partir des stades les plus précoces dans les cellules neuroépithéliales (les cellules souches neurales) et dans la glie radiale, dérivant de la différenciation de ces cellules. L’objectif de cette étude est d’analyser le rôle de Pax6 dans la différenciation et dans le développement des astrocytes. À travers l’utilisation d’un modèle murin mutant nul pour Pax6, nous avons obtenu des résultats suggérant que la suppression de ce gène cause l'augmentation de la prolifération et de la capacité d'auto-renouvellement des cellules souches neurales embryonnaires. In vitro, les cellules mutantes prolifèrent de façon aberrante et sous-expriment les gènes p57Kip2, p16Ink4a, p19Arf et p21Cip1, qui inhibent la progression du le cycle cellulaire. De plus, Pax6 promeut la différenciation astrocytaire des cellules souches neurales embryonnaires et est requis pour la différenciation des astrocytes dans la moëlle épinière. Les mutants nuls pour Pax6 meurent après la naissance à cause de graves défauts développementaux dus aux fonctions essentielles de ce gène dans le développement embryonnaire de plusieurs organes. En utilisant un modèle murin conditionnel basé sur le système CRE/ loxP (hGFAP-CRE/ Pax6flox/flox) qui présente l’inactivation de Pax6 dans les cellules de la glie radiale, viable après la naissance, nous avons montré que Pax6 est impliqué dans la maturation et dans le développement post-natal des astrocytes. Le cortex cérébral des souris mutantes conditionnelles ne présente pas d’astrocytes matures à l’âge de 16 jours et une très faible quantité d’astrocytes immatures à l’âge de trois mois, suggérant que Pax6 promeut la différenciation et la maturation des astrocytes. De plus, Pax6 semble jouer un rôle même dans le processus de différenciation et de maturation de cellules gliales rétiniennes. L’étude des gènes et des mécanismes moléculaires impliqués dans la génération des astrocytes est crucial pour mieux comprendre le rôle physiologique et les altérations pathologiques des ces cellules.

Caractérisation moléculaire du rôle de Lhx2 dans le développement de l'oeil et du cerveau

Le développement du système nerveux central (SNC) chez les vertébrés est un processus d'une extrême complexité qui nécessite une orchestration moléculaire très précise. Certains gènes exprimés très tôt lors du développement embryonnaire sont d'une importance capitale pour la formation du SNC. Parmi ces gènes, on retrouve le facteur de transcription à Lim homéodomaine Lhx2. Les embryons de souris mutants pour Lhx2 (Lhx2-/-) souffre d'une hypoplasie du cortex cérébral, sont anophtalmiques et ont un foie de volume réduit. Ces embryons mutants meurent in utero au jour embryonnaire 16 (e16) dû à une déficience en érythrocytes matures. L'objectif principal de cette thèse est de caractériser le rôle moléculaire de Lhx2 dans le développement des yeux et du cortex cérébral. Lhx2 fait partie des facteurs de transcription à homéodomaine exprimé dans la portion antérieure de la plaque neurale avec Rx, Pax6, Six3. Le développement de l'oeil débute par une évagination bilatérale de cette région. Nous démontrons que l'expression de Lhx2 est cruciale pour les premières étapes de la formation de l'oeil. En effet, en absence de Lhx2, l'expression de Rx, Six3 et Pax6 est retardée dans la plaque neurale antérieure. Au stade de la formation de la vésicule optique, l'absence de Lhx2 empêche l'activation de Six6 (un facteur de transcription également essentiel au développement de l'œil). Nous démontrons que Lhx2 et Pax6 coopèrent en s'associant au promoteur de Six6 afin de promouvoir sa trans-activation. Donc, Lhx2 est un gène essentiel pour la détermination de l'identité rétinienne au niveau de la plaque neurale. Plus tard, il collabore avec Pax6 pour établir l'identité rétinienne définitive et promouvoir la prolifération cellulaire. De plus, Lhx2 est fortement exprimé dans le télencéphale, région qui donnera naissance au cortex cérébral. L'absence de Lhx2 entraîne une diminution de la prolifération des cellules progénitrices neurales dans cette région à e12.5. Nous démontrons qu'en absence de Lhx2, les cellules progénitrices neurales (cellules de glie radiale) se différencient prématurément en cellules progénitrices intermédiaires et en neurones post-mitotiques. Ces phénotypes sont corrélés à une baisse d'activité de la voie Notch. En absence de Lhx2, DNER (un ligand atypique de la voie Notch) est fortement surexprimé dans le télencéphale. De plus, Lhx2 et des co-répresseurs s'associent à la chromatine de la région promotrice de DNER. Nous concluons que Lhx2 permet l'activation de la voie Notch dans le cortex cérébral en développement en inhibant la transcription de DNER, qui est un inhibiteur de la voie Notch dans ce contexte particulier. Lhx2 permet ainsi la maintenance et la prolifération des cellules progénitrices neurales.

Effect of portacaval anastomosis on glutamine synthetase protein and gene expression in brain, liver and skeletal muscle.

The effects of chronic liver insufficiency resulting from end-to-side portacaval anastomosis (PCA) on glutamine synthetase (GS) activities, protein and gene expression were studied in brain, liver and skeletal muscle of male adult rats. Four weeks following PCA, activities of GS in cerebral cortex and cerebellum were reduced by 32\% and 37\% (p<0.05) respectively whereas GS activities in muscle were increased by 52\% (p<0.05). GS activities in liver were decreased by up to 90\% (p<0.01), a finding which undoubtedly reflects the loss of GS-rich perivenous hepatocytes following portal-systemic shunting. Immunoblotting techniques revealed no change in GS protein content of brain regions or muscle but a significant loss in liver of PCA rats. GS mRNA determined by semi-quantitative RT-PCR was also significantly decreased in the livers of PCA rats compared to sham-operated controls. These findings demonstrate that PCA results in a loss of GS gene expression in the liver and that brain does not show a compensatory induction of enzyme activity, rendering it particularly sensitive to increases in ammonia in chronic liver failure. The finding of a post-translational increase of GS in muscle following portacaval shunting suggests that, in chronic liver failure, muscle becomes the major organ responsible for the removal of excess blood-borne ammonia.

Impact d'un traumatisme crânio-cérébral léger sur l’architecture du sommeil et le transcriptome dans un modèle murin

Le traumatisme crânien léger (TCL) est l'un des troubles neurologiques les plus courants affectant la santé publique. Aussi, les troubles du sommeil sont fréquents chez les patients atteints de TCL. Les études chez les rongeurs montrent que certains marqueurs de plasticité synaptique diminuent après le TCL, ce qui pourrait nuire à la plasticité du cerveau. Nous suggérons que la perte de sommeil intensifie l'effet négatif de TCL, qui peut refléter les changements des marqueurs de plasticité synaptique ou des changements des voies physiologiques qui régulent le sommeil. En utilisant un modèle de traumatisme crânien sur crâne fermé (closed head injury), nous avons étudié la relation bidirectionnelle entre le TCL et le sommeil en évaluant les effets de TCL sur l’activité électrique du cerveau par électroencéphalographie (EEG), et ceux de la privation de sommeil (PS) sur l'expression génique post-TCL. Premièrement, l'activité EEG a été enregistrée pour voir si l'architecture du sommeil est altérée suite au TCL. Nous avons ensuite voulu tester si la PS suite TCL induit des changements dans l'expression des gènes : Arc, Homer1a, Hif1a, Bdnf, Fos et éphrines, qui ont été liés à la plasticité synaptique et à la régulation du sommeil. Nous avons également étudié l'effet de la PS post-TCL sur le génome complet dans les régions cibles (cortex et l'hippocampe). Les principaux résultats obtenus dans cette étude confirment que TCL modifie de manière significative l'activité spectrale pendant l'éveil, le sommeil Rapid Eye Movement (REM) et le sommeil non-REM dans le deuxième 24 heures post-TCL. Fait intéressant, la capacité de maintenir de longues périodes d'éveil a été altérée immédiatement après TCL (première 24h post-TCL). La dynamique de l'activité delta pendant l'éveil a été modifié par le TCL. Parallèlement à ces modifications, des changements dans l'expression des gènes ont été observés dans le cortex et l'hippocampe. Seulement Arc et EfnA3 ont montré une interaction TCL / PS et ce dans l’hippocampe, tandis que l'expression de tous les autres gènes semblait être affectée par la PS ou TCL indépendamment. Nos résultats montrent pour la première fois que le TCL induit l'expression de deux chimiokines (Ccl3 et Cxcl5) à la fois dans le cortex cérébral et l'hippocampe 2,5 jours post-TCL. Également, nous avons observé que le TCL induit une diminution de l'expression de Lgals3 et S100A8 dans le cortex, et une augmentation d’Olig2 dans l'hippocampe. Les résultats concernant les effets de la PS sur le génome complet du cortex et de l'hippocampe montrent des changements significatifs dans les gènes impliqués dans diverses fonctions physiologiques, telles que les rythmes circadiens, la réponse inflammatoire, ainsi que de l'activation des cellules gliales. En général, nos résultats précisent les changements dans la qualité de l’éveil ainsi que dans l'expression de divers gènes après TCL.

Rôle du GPR91 dans la réponse à l'hypoxie-ischémie et l'importance de sa localisation intracellulaire

L'adaptation à l'environnement est essentielle à la survie cellulaire et des organismes en général. La capacité d'adaptation aux variations en oxygène repose sur des mécanismes de détection de l'hypoxie et une capacité à répondre en amorçant un programme d'angiogenèse. Bien que la contribution du facteur induit par l'hypoxie (HIF) est bien définie dans l'induction d'une telle réponse, d'autres mécanismes sont susceptibles d'être impliqués. Dans cette optique, les études démontrant l'influence du métabolisme énergétique sur le développement vasculaire sont de plus en plus nombreuses. L'un de ces composés, le succinate, a récemment été démontré comme étant le ligand du GPR91, un récepteur couplé aux protéines G. Parmi les différents rôles attribués à ce récepteur, notre laboratoire s'intéressa aux rôles du GPR91 dans la revascularisation observée suite à des situations d'hypoxie dont ceux affectant la rétine. Il existe cependant d'autres conditions pour lesquelles une revascularisation serait bénéfique notamment suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral. Nos travaux ont pour objectifs de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement de ce récepteur durant le développement et dans le cadre de pathologies affectant la formation de vaisseaux sanguins. Dans un premier temps, nous avons déterminé le rôle du GPR91 dans la guérison suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral chez le nouveau-né. Nous montrons que ce récepteur est exprimé dans le cerveau et en utilisant des souris n'exprimant pas le GPR91, nous démontrons que dans un modèle d'hypoxie-ischémie cérébrale néonatal l'angiogenèse prenant place au cours de la phase de guérison dépend largement du récepteur. L'injection intracérébrale de succinate induit également l'expression de nombreux facteurs proangiogéniques et les résultats suggèrent que le GPR91 contrôle la production de ces facteurs. De plus, l'injection de ce métabolite avant le modèle d'hypoxie-ischémie réduit substantiellement la taille de l'infarctus. In vitro, des essaies de transcription génique démontrent qu'à la fois les neurones et les astrocytes répondent au succinate en induisant l'expression de facteurs bénéfiques à la revascularisation. En considérant le rôle physiologique important du GPR91, une seconde étude a été entreprise afin de comprendre les déterminants moléculaires régissant son activité. Bien que la localisation subcellulaire des RCPG ait traditionnellement été considérée comme étant la membrane plasmique, un nombre de publications indique la présence de ces récepteurs à l'intérieur de la cellule. En effet, tel qu'observé par microscopie confocale, le récepteur colocalise avec plusieurs marqueurs du réticulum endoplasmique, que celui-ci soit exprimé de façon endogène ou transfecté transitoirement. De plus, l’activation des gènes par stimulation avec le succinate est fortement affectée en présence d'inhibiteur du transport d'acides organiques. Nous montrons que le profil de facteurs angiogéniques est influencé selon la localisation ce qui affecte directement l'organisation du réseau tubulaire ex vivo. Finalement, nous avons identifié une région conservée du GPR91 qui agit de signal de rétention. De plus, nous avons découvert l'effet de l'hypoxie sur la localisation. Ces travaux confirment le rôle de régulateur maître de l'angiogenèse du GPR91 lors d'accumulation de succinate en condition hypoxique et démontrent pour la première fois l'existence, et l'importance, d'un récepteur intracellulaire activé par un intermédiaire du métabolisme. Ces données pavent donc la voie à une nouvelle avenue de traitement ciblant GPR91 dans des pathologies hypoxiques ischémiques cérébrales et soulèvent l'importance de tenir compte de la localisation subcellulaire de la cible dans le processus de découverte du médicament.

5-HT1A AND 5-HT2C RECEPTOR GENE EXPRESSION AND FUNCTIONAL REGULATION DURING RAT HEPATOCYTE PROLIFERATION AND APOPTOSIS

The work is an attempt to understand the role of 5-HT, 5-HT1A and 5-HT2C receptors in the regulation of liver cell proliferation using in vivo and in vitro models. The work also focuses on the brain serotonergic changes associated with hapatocyte proliferation and apoptosis to delineate its regulatory function. The investigation of mechanisms involving different models of hepatocyte proliferation contributes to our knowledge about serotonergic regulation of cell growth, apoptosis and carcinogenesis of liver. The study reveals that the alteration of the 5-HT1A and 5-HT2C receptor function and gene expression in the brain stem, cerebral cortex and hypothalamus play an important role in the sympathetic regulation of cell proliferation, neoplastic transformation and apoptosis. The functional balance between 5-HT1A and 5-HT2C receptor plays an important role in regulating hepatocyte proliferation, neoplastic transformation and hepatic apoptosis. The regulatory role of 5-HT1A and 5-HT2C receptor during neoplastic transformation and apoptosis could lead to possible therapeutic intervention in the treatment of cancers and have immense clinical importance.