Modulation du métabolisme du glucose astrocytaire par les cytokines pro-inflammatoires et le peptide beta-amyloïde. A la recherche d'une composante gliale aux processus neurodégénératifs

Résumé large public: Une altération localisée du métabolisme du glucose, le substrat énergétique préférentiellement utilisé dans le cerveau, est un trait caractéristique précoce de la maladie d'Alzheimer (MA). Il est maintenant largement admis que le beta-amyloïde, la neuroinflammation et le stress oxydatif participent au développement de la MA. Cependant les mécanismes cellulaires de la pathogenèse restent à identifier. Le métabolisme cérébral a ceci de remarquable qu'il repose sur la coopération entre deux types cellulaires, ainsi les astrocytes et les neurones constituent une unité métabolique. Les astrocytes sont notamment responsables de fournir aux neurones des substrats énergétiques, ainsi que des précurseurs du glutathion pour la défense contre le stress oxydatif. Ces fonctions astrocytaires sont essentielles au bon fonctionnement et à la survie neuronale; par conséquent, une altération de ces fonctions astrocytaires pourrait participer au développement de certaines maladies cérébrales. Le but de ce travail est, dans un premier temps, d'explorer les effets de médiateurs de la neuroinflammation (les cytokines pro-inflammatoires) et du peptide beta-amyloïde sur le métabolisme des astrocytes corticaux, en se focalisant sur les éléments en lien avec le métabolisme énergétique et le stress oxydatif. Puis, dans un second temps, de caractériser les conséquences pour les neurones des modifications du métabolisme astrocytaire induites par ces substances. Les résultats obtenus ici montrent que les cytokines pro-inflammatoires et le beta-amyloïde induisent une profonde altération du métabolisme astrocytaire, selon deux profils distincts. Les cytokines pro-inflammatoires, particulièrement en combinaison, agissent comme « découpleurs » du métabolisme énergétique du glucose, en diminuant l'apport potentiel de substrats énergétiques aux neurones. En plus de son effet propre, le peptide beta-amyloïde potentialise les effets des cytokines pro-inflammatoires. Or, dans le cerveau de patients atteints de la MA, les astrocytes sont exposés simultanément à ces deux types de substances. Les deux types de substances ont un effet ambivalent en termes de stress oxydatif. Ils induisent à la fois une augmentation de la libération de glutathion (potentiellement protecteur pour les neurones voisins) et la production d'espèces réactives de l'oxygène (potentiellement toxiques). Etant donné l'importance de la coopération entre astrocytes et neurones, ces modulations du métabolisme astrocytaire pourraient donc avoir un retentissement majeur sur les cellules environnantes, et en particulier sur la fonction et la survie neuronale. Résumé Les astrocytes et les neurones constituent une unité métabolique. Les astrocytes sont notamment responsables de fournir aux neurones des substrats énergétiques, tels que le lactate, ainsi que des précurseurs du glutathion pour la défense contre le stress oxydatif. Une altération localisée du métabolisme du glucose, le substrat énergétique préférentiellement utilisé dans le cerveau, est un trait caractéristique, précoce, de la maladie d'Alzheimer (MA). Il est maintenant largement admis que le beta-amyloïde, la neuroinflammation et le stress oxydatif participent au développement de la MA. Cependant, les mécanismes cellulaires de la pathogenèse restent à identifier. Le but de ce travail est d'explorer les effets des cytokines pro-inflammatoires (Il-1 ß et TNFα) et du beta-amyloïde (Aß) sur le métabolisme du glucose des astrocytes corticaux en culture primaire ainsi que de caractériser les conséquences, pour la viabilité des neurones voisins, des modifications du métabolisme astrocytaire induites par ces substances. Les résultats obtenus montrent que les cytokines pro-inflammatoires et le beta-amyloïde induisent une profonde altération du métabolisme astrocytaire, selon deux profils distincts. Les cytokines pro-inflammatoires, particulièrement en combinaison, agissent comme « découpleurs » du métabolisme glycolytique astrocytaire. Après 48 heures, le traitement avec TNFα et Il-lß cause une augmentation de la capture de glucose et de son métabolisme dans la voie des pentoses phosphates et dans le cycle de Krebs. A l'inverse, il cause une diminution de la libération de lactate et des stocks cellulaires de glycogène. En combinaison avec les cytokines tel qu'in vivo dans les cerveaux de patients atteints de MA, le peptide betaamyloïde potentialise les effets décrits ci-dessus. Isolément, le Aß cause une augmentation coordonnée de la capture de glucose et de toutes les voies de son métabolisme (libération de lactate, glycogenèse, voie des pentoses phosphate et cycle de Krebs). Les traitements altèrent peu les taux de glutathion intracellulaires, par contre ils augmentent massivement la libération de glutathion dans le milieu extracellulaire. A l'inverse, les deux types de traitements augmentent la production intracellulaire d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). De plus, les cytokines pro-inflammatoires en combinaison augmentent massivement la production des ROS dans l'espace extracellulaire. Afin de caractériser l'impact de ces altérations métaboliques sur la viabilité des neurones environnants, un modèle de co-culture et des milieux conditionnés astrocytaires ont été utilisés. Les résultats montrent qu'en l'absence d'une source exogène d'antioxydants, la présence d'astrocytes favorise la viabilité neuronale ainsi que leur défense contre le stress oxydatif. Cette propriété n'est cependant pas modulée par les différents traitements. D'autre part, la présence d'astrocytes, et non de milieu conditionné, protège les neurones contre l'excitotoxicité due au glutamate. Les astrocytes prétraités (aussi bien avec le beta-amyloïde qu'avec les cytokines pro-inflammatoires) perdent cette propriété. Cet élément suggère que la perturbation du métabolisme astrocytaire causé par les cytokines pro-inflammatoires ou le beta-amyloïde pourrait participer à l'atteinte de la viabilité neuronale associée à certaines pathologies neurodégénératives.

Classification of very high spatial resolution imagery using mathematical morphology and support vector machines

We investigate the relevance of morphological operators for the classification of land use in urban scenes using submetric panchromatic imagery. A support vector machine is used for the classification. Six types of filters have been employed: opening and closing, opening and closing by reconstruction, and opening and closing top hat. The type and scale of the filters are discussed, and a feature selection algorithm called recursive feature elimination is applied to decrease the dimensionality of the input data. The analysis performed on two QuickBird panchromatic images showed that simple opening and closing operators are the most relevant for classification at such a high spatial resolution. Moreover, mixed sets combining simple and reconstruction filters provided the best performance. Tests performed on both images, having areas characterized by different architectural styles, yielded similar results for both feature selection and classification accuracy, suggesting the generalization of the feature sets highlighted.

Postnatal intracerebroventricular administrations of NGF alter spatial memory in adulthood

The present work assessed the effects of intracerebroventricular injections (2x5 mg/2.5 ml) of recombined human nerve growth factor (rhNGF) at postnatal days 2 and 3 upon the development of spatial learning capacities in rats. The treated rats were trained at the age of 22 days to escape onto an invisible platform at a fixed position in space in a Morris navigation task. For half of the subjects, the training position was also cued, a procedure aimed at facilitating escape and reducing attention to the distant spatial cues. At the age of 2 months all the rats were retrained in the same task. Treatment effects were found in both immature and adult rats. The injection of NGF induced a slight alteration of the immature rats' performance. In contrast, a marked impairment of spatial abilities was shown in the 2-month-old rats. The most consistent effects were a significant increase in the escape latency and a decrease bias towards the training platform area during probe trials. The reduction of spatial memory was particularly marked if the subjects had been trained in a cued condition. Taken together, these experiments reveal that an acute pharmacological treatment that leads to transient modifications during early development might induce a behavioural change long after treatment. Thus, the development and the maintenance of an accurate spatial representation are tightly related to the development of brain structures that could be altered by precocious NGF administrations.

Reduced left hemisphere dominance for multiple versus single anagram solutions and its modulation by individuals' schizotypy

Problem solving (including insight, divergent thinking) seems to rely on the right hemisphere (RH). These functions are difficult to assess behaviorally. We propose anagram resolution as a suitable paradigm. University students (n=32) performed three tachistoscopic lateralized visual half-field experiments (stimulus presentation 150ms). In Experiment 1, participants recalled four-letter strings. Subsequently, participants provided solutions for four-letter anagrams (one solution in Experiment 2; two solutions in Experiment 3). Additionally, participants completed a schizotypy questionnaire (O-LIFE). Results showed a right visual field advantage in Experiment 1 and 2, but no visual field advantage in Experiment 3. In Experiment 1, increasing positive schizotypy associated with a RH performance shift. Problem solving seems to require increasingly the RH when facing several rather than one solution. This result supports previous studies on the RH's role in remote associative, metaphor and discourse processing. The more complex language requirements, the less personality traits seem to matter.

Optogenetic Interrogation of Dopaminergic Modulation of the Multiple Phases of Reward-Seeking Behavior.

Phasic activation of dopaminergic neurons is associated with reward-predicting cues and supports learning during behavioral adaptation. While noncontingent activation of dopaminergic neurons in the ventral tegmental are (VTA) is sufficient for passive behavioral conditioning, it remains unknown whether the phasic dopaminergic signal is truly reinforcing. In this study, we first targeted the expression of channelrhodopsin-2 to dopaminergic neurons of the VTA and optimized optogenetically evoked dopamine transients. Second, we showed that phasic activation of dopaminergic neurons in freely moving mice causally enhances positive reinforcing actions in a food-seeking operant task. Interestingly, such effect was not found in the absence of food reward. We further found that phasic activation of dopaminergic neurons is sufficient to reactivate previously extinguished food-seeking behavior in the absence of external cues. This was also confirmed using a single-session reversal paradigm. Collectively, these data suggest that activation of dopaminergic neurons facilitates the development of positive reinforcement during reward-seeking and behavioral flexibility.

The impact of spatial resolution and respiratory motion on MR imaging of atherosclerotic plaque.

PURPOSE: To examine the impact of spatial resolution and respiratory motion on the ability to accurately measure atherosclerotic plaque burden and to visually identify atherosclerotic plaque composition. MATERIALS AND METHODS: Numerical simulations of the Bloch equations and vessel wall phantom studies were performed for different spatial resolutions by incrementally increasing the field of view. In addition, respiratory motion was simulated based on a measured physiologic breathing pattern. RESULTS: While a spatial resolution of > or = 6 pixels across the wall does not result in significant errors, a resolution of < or = 4 pixels across the wall leads to an overestimation of > 20%. Using a double-inversion T2-weighted turbo spin echo sequence, a resolution of 1 pixel across equally thick tissue layers (fibrous cap, lipid, smooth muscle) and a respiratory motion correction precision (gating window) of three times the thickness of the tissue layer allow for characterization of the different coronary wall components. CONCLUSIONS: We found that measurements in low-resolution black blood images tend to overestimate vessel wall area and underestimate lumen area.

Spatial visualization of DNA in solution.

An image analysis method is presented which allows for the reconstruction of the three-dimensional path of filamentous objects from two of their projections. Starting with stereo pairs, this method is used to trace the trajectory of DNA molecules embedded in vitreous ice and leads to a faithful representation of their three-dimensional shape in solution. This computer-aided reconstruction is superior to the subjective three-dimensional impression generated by observation of stereo pairs of micrographs because it enables one to look at the reconstructed molecules from any chosen direction and distance and allows quantitative analysis such as determination of distances, curvature, persistence length, and writhe of DNA molecules in solution.

Modulation of plant HMG-CoA reductase by protein phosphatase 2A: Positive and negative control at a key node of metabolism

The enzyme HMG-CoA reductase (HMGR) has a key regulatory role in the mevalonate pathway for isoprenoid biosynthesis, critical not only for normal plant development, but also for the adaptation to demanding environmental conditions. Consistent with this notion, plant HMGR is modulated by many diverse endogenous signals and external stimuli. Protein phosphatase 2A (PP2A) is involved in auxin, abscisic acid, ethylene and brassinosteroid signaling and now emerges as a positive and negative multilevel regulator of plant HMGR, both during normal growth and in response to a variety of stress conditions. The interaction with HMGR is mediated by B" regulatory subunits of PP2A, which are also calcium binding proteins. The new discoveries uncover the potential of PP2A to integrate developmental and calcium-mediated environmental signals in the control of plant HMGR.

Spatial Scale of Clustering of Motor Vehicle Crash Types and Appropriate Countermeasures, 2009

This project analyzes the characteristics and spatial distributions of motor vehicle crash types in order to evaluate the degree and scale of their spatial clustering. Crashes occur as the result of a variety of vehicle, roadway, and human factors and thus vary in their clustering behavior. Clustering can occur at a variety of scales, from the intersection level, to the corridor level, to the area level. Conversely, other crash types are less linked to geographic factors and are more spatially “random.” The degree and scale of clustering have implications for the use of strategies to promote transportation safety. In this project, Iowa's crash database, geographic information systems, and recent advances in spatial statistics methodologies and software tools were used to analyze the degree and spatial scale of clustering for several crash types within the counties of the Iowa Northland Regional Council of Governments. A statistical measure called the K function was used to analyze the clustering behavior of crashes. Several methodological issues, related to the application of this spatial statistical technique in the context of motor vehicle crashes on a road network, were identified and addressed. These methods facilitated the identification of crash clusters at appropriate scales of analysis for each crash type. This clustering information is useful for improving transportation safety through focused countermeasures directly linked to crash causes and the spatial extent of identified problem locations, as well as through the identification of less location-based crash types better suited to non-spatial countermeasures. The results of the K function analysis point to the usefulness of the procedure in identifying the degree and scale at which crashes cluster, or do not cluster, relative to each other. Moreover, for many individual crash types, different patterns and processes and potentially different countermeasures appeared at different scales of analysis. This finding highlights the importance of scale considerations in problem identification and countermeasure formulation.

Revisiting spatial distribution and biochemical composition of calcium-containing crystals in human osteoarthritic articular cartilage.

INTRODUCTION: Calcium-containing (CaC) crystals, including basic calcium phosphate (BCP) and calcium pyrophosphate dihydrate (CPP), are associated with destructive forms of osteoarthritis (OA). We assessed their distribution and biochemical and morphologic features in human knee OA cartilage. METHODS: We prospectively included 20 patients who underwent total knee replacement (TKR) for primary OA. CaC crystal characterization and identification involved Fourier-transform infra-red spectrometry and scanning electron microscopy of 8 to 10 cartilage zones of each knee, including medial and lateral femoral condyles and tibial plateaux and the intercondyle zone. Differential expression of genes involved in the mineralization process between cartilage with and without calcification was assessed in samples from 8 different patients by RT-PCR. Immunohistochemistry and histology studies were performed in 6 different patients. RESULTS: Mean (SEM) age and body mass index of patients at the time of TKR was 74.6 (1.7) years and 28.1 (1.6) kg/m², respectively. Preoperative X-rays showed joint calcifications (chondrocalcinosis) in 4 cases only. The medial femoro-tibial compartment was the most severely affected in all cases, and mean (SEM) Kellgren-Lawrence score was 3.8 (0.1). All 20 OA cartilages showed CaC crystals. The mineral content represented 7.7% (8.1%) of the cartilage weight. All patients showed BCP crystals, which were associated with CPP crystals for 8 joints. CaC crystals were present in all knee joint compartments and in a mean of 4.6 (1.7) of the 8 studied areas. Crystal content was similar between superficial and deep layers and between medial and femoral compartments. BCP samples showed spherical structures, typical of biological apatite, and CPP samples showed rod-shaped or cubic structures. The expression of several genes involved in mineralization, including human homolog of progressive ankylosis, plasma-cell-membrane glycoprotein 1 and tissue-nonspecific alkaline phosphatase, was upregulated in OA chondrocytes isolated from CaC crystal-containing cartilages. CONCLUSIONS: CaC crystal deposition is a widespread phenomenon in human OA articular cartilage involving the entire knee cartilage including macroscopically normal and less weight-bearing zones. Cartilage calcification is associated with altered expression of genes involved in the mineralisation process.

GPS to LRM: Integration of Spatial Point Features with Linear Referencing Methods, 2001

Global positioning systems (GPS) offer a cost-effective and efficient method to input and update transportation data. The spatial location of objects provided by GPS is easily integrated into geographic information systems (GIS). The storage, manipulation, and analysis of spatial data are also relatively simple in a GIS. However, many data storage and reporting methods at transportation agencies rely on linear referencing methods (LRMs); consequently, GPS data must be able to link with linear referencing. Unfortunately, the two systems are fundamentally incompatible in the way data are collected, integrated, and manipulated. In order for the spatial data collected using GPS to be integrated into a linear referencing system or shared among LRMs, a number of issues need to be addressed. This report documents and evaluates several of those issues and offers recommendations. In order to evaluate the issues associated with integrating GPS data with a LRM, a pilot study was created. To perform the pilot study, point features, a linear datum, and a spatial representation of a LRM were created for six test roadway segments that were located within the boundaries of the pilot study conducted by the Iowa Department of Transportation linear referencing system project team. Various issues in integrating point features with a LRM or between LRMs are discussed and recommendations provided. The accuracy of the GPS is discussed, including issues such as point features mapping to the wrong segment. Another topic is the loss of spatial information that occurs when a three-dimensional or two-dimensional spatial point feature is converted to a one-dimensional representation on a LRM. Recommendations such as storing point features as spatial objects if necessary or preserving information such as coordinates and elevation are suggested. The lack of spatial accuracy characteristic of most cartography, on which LRM are often based, is another topic discussed. The associated issues include linear and horizontal offset error. The final topic discussed is some of the issues in transferring point feature data between LRMs.

Spatial mapping of exciton lifetimes in single ZnO nanowires

We investigate the spatial dependence of the exciton lifetimes in single ZnO nanowires. We have found that the free exciton and bound exciton lifetimes exhibit a maximum at the center of nanowires, while they decrease by 30% towards the tips. This dependence is explained by considering the cavity-like properties of the nanowires in combination with the Purcell effect. We show that the lifetime of the bound-excitons scales with the localization energy to the power of 3/2, which validates the model of Rashba and Gurgenishvili at the nanoscale.

Positional stability of holographic optical traps

The potential of digital holography for complex manipulation of micron-sized particles with optical tweezers has been clearly demonstrated. By contrast, its use in quantitative experiments has been rather limited, partly due to fluctuations introduced by the spatial light modulator (SLM) that displays the kinoforms. This is an important issue when high temporal or spatial stability is a concern. We have investigated the performance of both an analog-addressed and a digitally-addressed SLM, measuring the phase fluctuations of the modulated beam and evaluating the resulting positional stability of a holographic trap. We show that, despite imparting a more unstable modulation to the wavefront, our digitally-addressed SLM generates optical traps in the sample plane stable enough for most applications. We further show that traps produced by the analog-addressed SLM exhibit a superior pointing stability, better than 1 nm, which is comparable to that of non-holographic tweezers. These results suggest a means to implement precision force measurement experiments with holographic optical tweezers (HOTs).

ACID-SENSING ION CHANNELS: functional and molecular characterization in putative nociceptors, and modulation by nerve injury and serine protease

Résumé Les canaux ioniques ASICs (acid-sensing ion channels) appartiennent à la famille des canaux ENaC/Degenerin. Pour l'instant, quatre gènes (1 à 4) ont été clonés dont certains présentent des variants d'épissage. Leur activation par une acidification rapide du milieu extracellulaire génère un courant entrant transitoire essentiellement sodique accompagné pour certains types d'ASICs d'une phase soutenue. Les ASICs sont exprimés dans le système nerveux, central (SNC) et périphérique (SNP). On leur attribue un rôle dans l'apprentissage, la mémoire et l'ischémie cérébrale au niveau central ainsi que dans la nociception (douleur aiguë et inflammatoire) et la méchanotransduction au niveau périphérique. Toutefois, les données sont parfois contradictoires. Certaines études suggèrent qu'ils sont des senseurs primordiaux impliqués dans la détection de l'acidification et la douleur. D'autres études suggèrent plutôt qu'ils ont un rôle modulateur inhibiteur dans la douleur. De plus, le fait que leur activation génère majoritairement un courant transitoire alors que les fibres nerveuses impliquées dans la douleur répondent à un stimulus nocif avec une adaptation lente suggère que leurs propriétés doivent être modulés par des molécules endogènes. Dans une première partie de ma thèse, nous avons abordé la question de l'expression fonctionnelle des ASICs dans les neurones sensoriels primaires afférents du rat adulte pour clarifier le rôle des ASICs dans les neurones sensoriels. Nous avons caractérisé leurs propriétés biophysiques et pharmacologiques par la technique du patch-clamp en configuration « whole-cell ». Nous avons pu démontrer que près de 60% des neurones sensoriels de petit diamètre expriment des courants ASICs. Nous avons mis en évidence trois types de courant ASIC dans ces neurones. Les types 1 et 3 ont des propriétés compatibles avec un rôle de senseur du pH alors que le type 2 est majoritairement activé par des pH inférieurs à pH6. Le type 1 est médié par des homomers de la sous-unité ASIC1 a qui sont perméables aux Ca2+. Nous avons étudié leur co-expression avec des marqueurs des nocicepteurs ainsi que la possibilité d'induire une activité neuronale suite à une acidification qui soit dépendante des ASICs. Le but était d'associer un type de courant ASIC avec une fonction potentielle dans les neurones sensoriels. Une majorité des neurones exprimant les courants ASIC co-expriment des marqueurs des nocicepteurs. Toutefois, une plus grande proportion des neurones exprimant le type 1 n'est pas associée à la nociception par rapport aux types 2 et 3. Nous avons montré qu'il est possible d'induire des potentiels d'actions suite à une acidification. La probabilité d'induction est proportionnelle à la densité des courants ASIC et à l'acidité de la stimulation. Puis, nous avons utilisé cette classification comme un outil pour appréhender les potentielles modulations fonctionnelles des ASICs dans un model de neuropathie (spared nerve injury). Cette approche fut complétée par des expériences de «quantitative RT-PCR ». En situation de neuropathie, les courants ASIC sont dramatiquement changés au niveau de leur expression fonctionnelle et transcriptionnelle dans les neurones lésés ainsi que non-lésés. Dans une deuxième partie de ma thèse, suite au test de différentes substances sécrétées lors de l'inflammation et l'ischémie sur les propriétés des ASICs, nous avons caractérisé en détail la modulation des propriétés des courants ASICs notamment ASIC1 par les sérines protéases dans des systèmes d'expression recombinants ainsi que dans des neurones d'hippocampe. Nous avons montré que l'exposition aux sérine-protéases décale la dépendance au pH de l'activation ainsi que la « steady-state inactivation »des ASICs -1a et -1b vers des valeurs plus acidiques. Ainsi, l'exposition aux serine protéases conduit à une diminution du courant quand l'acidification a lieu à partir d'un pH7.4 et conduit à une augmentation du courant quand l'acidification alleu à partir d'un pH7. Nous avons aussi montré que cette régulation a lieu des les neurones d'hippocampe. Nos résultats dans les neurones sensoriels suggèrent que certains courants ASICs sont impliqués dans la transduction de l'acidification et de la douleur ainsi que dans une des phases du processus conduisant à la neuropathie. Une partie des courants de type 1 perméables au Ca 2+ peuvent être impliqués dans la neurosécrétion. La modulation par les sérines protéases pourrait expliquer qu'en situation d'acidose les canaux ASICs soient toujours activables. Résumé grand publique Les neurones sont les principales cellules du système nerveux. Le système nerveux est formé par le système nerveux central - principalement le cerveau, le cervelet et la moelle épinière - et le système nerveux périphérique -principalement les nerfs et les neurones sensoriels. Grâce à leur nombreux "bras" (les neurites), les neurones sont connectés entre eux, formant un véritable réseau de communication qui s'étend dans tout le corps. L'information se propage sous forme d'un phénomène électrique, l'influx nerveux (ou potentiels d'actions). A la base des phénomènes électriques dans les neurones il y a ce que l'on appelle les canaux ioniques. Un canal ionique est une sorte de tunnel qui traverse l'enveloppe qui entoure les cellules (la membrane) et par lequel passent les ions. La plupart de ces canaux sont normalement fermés et nécessitent d'être activés pour s'ouvrire et générer un influx nerveux. Les canaux ASICs sont activés par l'acidification et sont exprimés dans tout le système nerveux. Cette acidification a lieu notamment lors d'une attaque cérébrale (ischémie cérébrale) ou lors de l'inflammation. Les expériences sur les animaux ont montré que les canaux ASICs avaient entre autre un rôle dans la mort des neurones lors d'une attaque cérébrale et dans la douleur inflammatoire. Lors de ma thèse je me suis intéressé au rôle des ASICs dans la douleur et à l'influence des substances produites pendant l'inflammation sur leur activation par l'acidification. J'ai ainsi pu montrer chez le rat que la majorité des neurones sensoriels impliqués dans la douleur ont des canaux ASICs et que l'activation de ces canaux induit des potentiels d'action. Nous avons opéré des rats pour qu'ils présentent les symptômes d'une maladie chronique appelée neuropathie. La neuropathie se caractérise par une plus grande sensibilité à la douleur. Les rats neuropathiques présentent des changements de leurs canaux ASICs suggérant que ces canaux ont une peut-être un rôle dans la genèse ou les symptômes de cette maladie. J'ai aussi montré in vitro qu'un type d'enryme produit lors de l'inflammation et l'ischémie change les propriétés des ASICs. Ces résultats confirment un rôle des ASICs dans la douleur suggérant notamment un rôle jusque là encore non étudié dans la douleur neuropathique. De plus, ces résultats mettent en évidence une régulation des ASICs qui pourrait être importante si elle se confirmait in vivo de part les différents rôles des ASICs. Abstract Acid-sensing ion channels (ASICs) are members of the ENaC/Degenerin superfamily of ion channels. Their activation by a rapid extracellular acidification generates a transient and for some ASIC types also a sustained current mainly mediated by Na+. ASICs are expressed in the central (CNS) and in the peripheral (PNS) nervous system. In the CNS, ASICs have a putative role in learning, memory and in neuronal death after cerebral ischemia. In the PNS, ASICs have a putative role in nociception (acute and inflammatory pain) and in mechanotransduction. However, studies on ASIC function are somewhat controversial. Some studies suggest a crucial role of ASICs in transduction of acidification and in pain whereas other studies suggest rather a modulatory inhibitory role of ASICs in pain. Moreover, the basic property of ASICs, that they are activated only transiently is irreconcilable with the well-known property of nociception that the firing of nociceptive fibers demonstrated very little adaptation. Endogenous molecules may exist that can modulate ASIC properties. In a first part of my thesis, we addressed the question of the functional expression of ASICs in adult rat dorsal root ganglion (DRG) neurons. Our goal was to elucidate ASIC roles in DRG neurons. We characterized biophysical and pharmacological properties of ASIC currents using the patch-clamp technique in the whole-cell configuration. We observed that around 60% of small-diameter sensory neurons express ASICs currents. We described in these neurons three ASIC current types. Types 1 and 3 have properties compatible with a role of pH-sensor whereas type 2 is mainly activated by pH lower than pH6. Type 1 is mediated by ASIC1a homomultimers which are permeable to Ca 2+. We studied ASIC co-expression with nociceptor markers. The goal was to associate an ASIC current type with a potential function in sensory neurons. Most neurons expressing ASIC currents co-expressed nociceptor markers. However, a higher proportion of the neurons expressing type 1 was not associated with nociception compared to type 2 and -3. We completed this approach with current-clamp measurements of acidification-induced action potentials (APs). We showed that activation of ASICs in small-diameter neurons can induce APs. The probability of AP induction is positively correlated with the ASIC current density and the acidity of stimulation. Then, we used this classification as a tool to characterize the potential functional modulation of ASICs in the spared nerve injury model of neuropathy. This approach was completed by quantitative RT-PCR experiments. ASICs current expression was dramatically changed at the functional and transcriptional level in injured and non-injured small-diameter DRG neurons. In a second part of my thesis, following an initial screening of the effect of various substances secreted during inflammation and ischemia on ASIC current properties, we characterized in detail the modulation of ASICs, in particular of ASIC1 by serine proteases in a recombinant expression system as well as in hippocampal neurons. We showed that protease exposure shifts the pH dependence of ASIC1 activation and steady-state inactivation to more acidic pH. As a consequence, protease exposure leads to a decrease in the current response if ASIC1 is activated by a pH drop from pH 7.4. If, however, acidification occurs from a basal pH of 7, protease-exposed ASIC1a shows higher activity than untreated ASIC1a. We provided evidence that this bi-directional regulation of ASIC1a function also occurs in hippocampal neurons. Our results in DRG neurons suggest that some ASIC currents are involved in the transduction of peripheral acidification and pain. Furthermore, ASICs may participate to the processes leading to neuropathy. Some Ca 2+-permeable type 1 currents may be involved in neurosecretion. ASIC modulation by serine proteases may be physiologically relevant, allowing ASIC activation under sustained slightly acidic conditions.