Le ralentissement de l'activité électrique cérébrale dans le trouble comportemental en sommeil paradoxal

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le ralentissement de l'activité électrique cérébrale dans le trouble comportemental en sommeil paradoxal

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude du partage attentionnel : Analogie entre la production temporelle avec interruption et la double tâche

L’estimation temporelle de l’ordre des secondes à quelques minutes requiert des ressources attentionnelles pour l’accumulation d’information temporelle pendant l’intervalle à estimer (Brown, 2006; Buhusi & Meck, 2009; Zakay & Block, 2004). Ceci est démontré dans le paradigme de double tâche, où l’exécution d’une tâche concurrente pendant l’estimation d’un intervalle mène à un effet d’interférence, soit une distorsion de la durée perçue se traduisant par des productions temporelles plus longues et plus variables que si l’estimation de l’intervalle était effectuée seule (voir Brown, 1997; 2010). Un effet d’interférence est également observé lorsqu’une interruption est attendue pendant l’intervalle à estimer, l’allongement étant proportionnel à la durée d’attente de l’interruption (Fortin & Massé, 2000). Cet effet a mené à l’hypothèse que la production avec interruption serait sous-tendue par un mécanisme de partage attentionnel similaire à la double tâche (Fortin, 2003). Afin d’étudier cette hypothèse, deux études empiriques ont été effectuées dans des contextes expérimentaux associés respectivement à une augmentation et à une diminution de l’effet d’interférence, soit le vieillissement (Chapitre II) et l’entraînement cognitif (Chapitre III). Dans le Chapitre II, la tâche de production avec interruption est étudiée chez des participants jeunes et âgés à l’aide de la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (SPIRf). Les résultats montrent que l’attente de l’interruption est associée à des coûts comportementaux et fonctionnels similaires à la double tâche. Au niveau comportemental, un allongement des productions proportionnel à la durée d’attente de l’interruption est observé chez l’ensemble des participants, mais cet effet est plus prononcé chez les participants âgés que chez les jeunes. Ce résultat est compatible avec les observations réalisées dans le paradigme de double tâche (voir Verhaegen, 2011 pour une revue). Au niveau fonctionnel, la production avec et sans interruption est associée à l’activation du cortex préfrontal droit et des régions préfrontales dorsolatérales connues pour leur rôle au niveau de l’estimation temporelle explicite (production d’intervalle) et implicite (processus préparatoires). En outre, l’attente de l’interruption est associée à l’augmentation de l’activation corticale préfrontale dans les deux hémisphères chez l’ensemble des participants, incluant le cortex ventrolatéral préfrontal associé au contrôle attentionnel dans la double tâche. Finalement, les résultats montrent que les participants âgés se caractérisent par une activation corticale bilatérale lors de la production sans et avec interruption. Dans le cadre des théories du vieillissement cognitif (Park & Reuter-Lorenz, 2009), cela suggère que l’âge est associé à un recrutement inefficace des ressources attentionnelles pour la production d’intervalle, ceci nuisant au recrutement de ressources additionnelles pour faire face aux demandes liées à l’attente de l’interruption. Dans le Chapitre III, la tâche de production avec interruption est étudiée en comparant la performance de participants assignés à l’une ou l’autre de deux conditions d’exécution extensive (cinq sessions successives) de double tâche ou de production avec interruption. Des sessions pré et post-test sont aussi effectuées afin de tester le transfert entre les conditions. Les résultats montrent un effet d’interférence et de durée d’interférence tant en production avec double tâche qu’en production avec interruption. Ces effets sont toutefois plus prononcés lors de la production avec interruption et tendent à augmenter au fil des sessions, ce qui n’est pas observé en double tâche. Cela peut être expliqué par l’influence des processus préparatoires pendant la période pré-interruption et pendant l’interruption. Finalement, les résultats ne mettent pas en évidence d’effets de transfert substantiels entre les conditions puisque les effets de la pratique concernent principalement la préparation temporelle, un processus spécifique à la production avec interruption. Par la convergence que permet l’utilisation d’un même paradigme avec des méthodologies distinctes, ces travaux approfondissent la connaissance des mécanismes attentionnels associés à l’estimation temporelle et plus spécifiquement à la production avec interruption. Les résultats supportent l’hypothèse d’un partage attentionnel induit par l’attente de l’interruption. Les ressources seraient partagées entre les processus d’estimation temporelle explicite et implicite, une distinction importante récemment mise de l’avant dans la recherche sur l’estimation du temps (Coull, Davranche, Nazarian & Vidal, 2013). L’implication de processus dépendant des ressources attentionnelles communes pour le traitement de l’information temporelle peut rendre compte de l’effet d’interférence robuste et systématique observé dans la tâche de production avec interruption.

Mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le développement des synapses GABAergiques périsomatiques et dans la plasticité corticale : rôle de l’activité neuronale et de proBDNF/p75NTR

Dans le cortex visuel des mammifères, une cellule à panier (BC) qui représente un sous-type majoritaire d’interneurones GABAergiques, innerve une centaine de neurones par une multitude de synapses localisées sur le soma et sur les dendrites proximales de chacune de ses cibles. De plus, ces cellules sont importantes pour la génération des rythmes gammas, qui régulent de nombreuses fonctions cognitives, et pour la régulation de la plasticité corticale. Bien que la fonction des BC au sein des réseaux corticaux est à l'étude, les mécanismes qui contrôlent le développement de leur arborisation complexe ainsi que de leurs nombreux contacts synaptiques n’ont pas été entièrement déterminés. En utilisant les récepteurs allatostatines couplés aux protéines G de la drosophile (AlstR), nous démontrons in vitro que la réduction de l'excitation ainsi que la réduction de la libération des neurotransmetteurs par les BCs corticales individuelles des souris, diminuent le nombre de cellules innervées sans modifier le patron d'innervation périsomatique, durant et après la phase de prolifération des synapses périsomatiques. Inversement, lors de la suppression complète de la libération des neurotransmetteurs par les BCs individuelles avec l’utilisation de la chaîne légère de la toxine tétanus, nous observons des effets contraires selon le stade de développement. Les BCs exprimant TeNT-Lc pendant la phase de prolifération sont caractérisées par des arborisations axonales plus denses et un nombre accru de petits boutons homogènes autour des somas innervés. Toutefois, les cellules transfectées avec TeNT-Lc après la phase de la prolifération forment une innervation périsomatique avec moins de branchements terminaux d’axones et un nombre réduit de boutons avec une taille irrégulière autour des somas innervés. Nos résultats révèlent le rôle spécifique des niveaux de l’activité neuronale et de la neurotransmission dans l'établissement du territoire synaptique des cellules GABAergiques corticaux. Le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) est un modulateur puissant de la maturation activité-dépendante des synapses GABAergiques. Grâce à l'activation et à la signalisation de son récepteur tyrosine kinase B (TrkB), la liaison de mBDNF module fortement la prolifération des synapses périsomatiques GABAergiques formés par les BCs. Par contre, le rôle du récepteur neurotrophique de faible affinité, p75NTR, dans le développement du territoire synaptique des cellules reste encore inconnu. Dans ce projet, nous démontrons que la suppression de p75NTR au niveau des BCs individuelles in vitro provenant de souris p75NTRlox induit la formation d'une innervation périsomatique exubérante. BDNF est synthétisé sous une forme précurseur, proBDNF, qui est par la suite clivée par des enzymes, y compris la plasmine activée par tPA, pour produire une forme mature de BDNF (m)BDNF. mBDNF et proBDNF se lient avec une forte affinité à TrkB et p75NTR, respectivement. Nos résultats démontrent qu’un traitement des cultures organotypiques avec la forme résistante au clivage de proBDNF (mut-proBDNF) réduit fortement le territoire synaptique des BCs. Les cultures traitées avec le peptide PPACK, qui inactive tPA, ou avec tPA altèrent et favorisent respectivement la maturation de l’innervation synaptique des BCs. Nous démontrons aussi que l’innervation exubérante formée par les BCs p75NTR-/- n’est pas affectée par un traitement avec mut-proBDNF. L’ensemble de ces résultats suggère que l'activation de p75NTR via proBDNF régule négativement le territoire synaptique des BCs corticaux. Nous avons ensuite examiné si mut-proBDNF affecte l’innervation périsomatique formée par les BCs in vivo, chez la souris adulte. Nous avons constaté que les boutons GABAergiques périsomatiques sont significativement diminués dans le cortex infusé avec mut-proBDNF par rapport à l’hémisphère non-infusé ou traité avec de la saline. En outre, la plasticité de la dominance oculaire (OD) est rétablie par ce traitement chez la souris adulte. Enfin, en utilisant des souris qui ne possèdent pas le récepteur p75NTR dans leurs BCs spécifiquement, nous avons démontré que l'activation de p75NTR via proBDNF est nécessaire pour induire la plasticité de la OD chez les souris adultes. L’ensemble de ces résultats démontre un rôle critique de l'activation de p75NTR dans la régulation et le maintien de la connectivité des circuits GABAergiques, qui commencent lors du développement postnatal précoce jusqu’à l'âge adulte. De plus, nous suggérons que l'activation contrôlée de p75NTR pourrait être un outil utile pour restaurer la plasticité dans le cortex adulte.

Cerebro-corticale und subcorticale Prozessierung vestibulärer Informationen im intakten und lädierten System der Ratte (Micro-PET-Studie)

In dieser Studie wurde anhand des Modells der Ratte das Gleichgewichtssystem auf cerebro-corticaler Ebene untersucht, und das Verhalten des Gehirns nach akuten sowie chronischen Ausfällen mit funktioneller Bildgebung untersucht. rnMit der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) kann die Metabolismusrate bestimmter Gehirnareale gemessen werden. Narkotisierte Tiere wurden unter galvanischer vestibulärer Stimulation im PET gemessen und die Ergebnisse wurden mit Kontrollstimulations-Messungen verglichen. Es konnten verschiedene Areale, die eine erhöhte Stoffwechselaktivität aufwiesen, ermittelt werden. Dazu gehören der somatosensorische und der insuläre Cortex, Teile des auditorischen Cortexes, der anteriore cinguläre sowie der entorhinale Cortex. Subcorticale Strukturen wie der Hippocampus, die Amygdala sowie die latero-dorsalen thalamischen Kerne wiesen ebenfalls erhöhten Stoffwechsel unter vestibulärer Stimulation auf. rnBei dieser PET-Studie handelt es sich um die erste funktionell-bildgebende Studie, die Verarbeitung vestibulärer Informationen bei Ratten in vivo darstellt. Die anatomische Verbindung der gefundenen Areale wurde mit anterograden und retrograden neuronalen Tracings unterstützt. rnDarüber hinaus wurde markiertes Gewebe, welches die Verbindung zwischen thalamischen und cerebro-corticalen Kernen der vestibulären Verschaltung aufweist, immunhistochemisch auf dessen Neurotransmission hin untersucht. Das katecholaminergen und dem opioidergen System wurde untersucht. Eine Beteiligung katecholaminerger Transmitter konnte nicht nachgewiesen werden. Neurone im somatosensorischen Cortex, die positiv auf einen Opioid-Rezeptor-Antikörper getestet wurden erhalten anterograd markierte Terminale aus dem thalamischen Kern LDDM, der mittels der PET als vestibulär identifiziert werden konnte. rnBasierend auf den Ergebnissen der ersten bildgebenden Studie wurde in einer zweiten funktionell-bildgebenden Studie die zentral-vestibuläre Verschaltung unterbrochen, indem relevante thalamische Kerngebiete (LDDM, LDVL) elektrolytisch zerstört wurden. Die Stoffwechselaktivität wurde anschließend bei diesen Tieren an verschiedenen Zeitpunkten nach der Läsion im PET unter vestibulärer Stimulation gemessen. Die Stoffwechselaktivität dieser Tiere wurde mit der Stoffwechselaktivität von Kontroll-Tieren verglichen. rnBei dieser Studie wurde zum ersten Mal, mittels funktioneller Bildgebung gezeigt, welche Bereiche des Gehirns nach akuter und chronischer Läsion des vestibulären Systems an Kompensationsmechanismen beteiligt sind. Alle Gehirnareale, die in verschiedenen Zeitfenstern (1, 3, 7 und 20 Tage nach Läsion) erhöhten Metabolismus aufweisen, sind Teil der vestibulären Verschaltung. Es handelt sich dabei um Areale der Okulomotorik und des räumlichen Gedächtnisses: das Postsubiculum, den Colliculus superior, das mediale Corpus geniculatum, den entorhinalen Cortex sowie die Zona incerta.rn

The effect of mechanochemical activation upon the intercalation of a high-defect kaolinite with formamide

The effect of mechanochemical activation upon the intercalation of formamide into a high-defect kaolinite has been studied using a combination of X-ray diffraction, thermal analysis, and DRIFT spectroscopy. X-ray diffraction shows that the intensity of the d(001) spacing decreases with grinding time and that the intercalated high-defect kaolinite expands to 10.2 A. The intensity of the peak of the expanded phase of the formamide-intercalated kaolinite decreases with grinding time. Thermal analysis reveals that the evolution temperature of the adsorbed formamide and loss of the inserting molecule increases with increased grinding time. The temperature of the dehydroxylation of the formamide-intercalated high-defect kaolinite decreases from 495 to 470oC with mechanochemical activation. Changes in the surface structure of the mechanochemically activated formamide-intercalated high-defect kaolinite were followed by DRIFT spectroscopy. Fundamentally the intensity of the high-defect kaolinite hydroxyl stretching bands decreases exponentially with grinding time and simultaneously the intensity of the bands attributed to the OH stretching vibrations of water increased. It is proposed that the mechanochemical activation of the high-defect kaolinite caused the conversion of the hydroxyls to water which coordinates the kaolinite surface. Significant changes in the infrared bands assigned to the hydroxyl deformation and amide stretching and bending modes were observed. The intensity decrease of these bands was exponentially related to the grinding time. The position of the amide C&unknown;O vibrational mode was found to be sensitive to grinding time. The effect of mechanochemical activation of the high-defect kaolinite reduces the capacity of the kaolinite to be intercalated with formamide.

Leveraging sponsorships on the Internet: Activation, congruence, and articulation

This paper considers how the Internet can be used to leverage commercial sponsorships to enhance audience attitudes toward the sponsor. Definitions are offered that distinguish the terms leverage and activation with respect to sponsorship-linked marketing; leveraging encompasses all marketing communications collateral to the sponsorship investment, whereas activation relates to those communications that encourage interaction with the sponsor. Although activation in many instances may be limited to the immediate event-based audience, leveraging sponsorships via sponsors' Web sites enables activation at the mass-media audience level. Results of a Web site navigation experiment demonstrate that activational sponsor Web sites promote more favorable attitudes than do nonactivational Web sites. It is also shown that sponsorsponsee congruence effects generalize to the online environment, and that the effects of sponsorship articulation on audience attitudes are moderated by the commerciality of the explanation for the sponsor-sponsee relationship. Importantly, the study reveals that attitudinal effects associated with variations in leveraging, congruence, and orientation of articulation may be sustained across time.

Kallikrein-related peptidase 4 activation of protease-activated receptor family members and association with prostate cancer

Two areas of particular importance in prostate cancer progression are primary tumour development and metastasis. These processes involve a number of physiological events, the mediators of which are still being discovered and characterised. Serine proteases have been shown to play a major role in cancer invasion and metastasis. The recently discovered phenomenon of their activation of a receptor family known as the protease activated receptors (PARs) has extended their physiological role to that of signaling molecule. Several serine proteases are expressed by malignant prostate cancer cells, including members of the kallikreinrelated peptidase (KLK) serine protease family, and increasingly these are being shown to be associated with prostate cancer progression. KLK4 is highly expressed in the prostate and expression levels increase during prostate cancer progression. Critically, recent studies have implicated KLK4 in processes associated with cancer. For example, the ectopic over-expression of KLK4 in prostate cancer cell lines results in an increased ability of these cells to form colonies, proliferate and migrate. In addition, it has been demonstrated that KLK4 is a potential mediator of cellular interactions between prostate cancer cells and osteoblasts (bone forming cells). The ability of KLK4 to influence cellular behaviour is believed to be through the selective cleavage of specific substrates. Identification of relevant in vivo substrates of KLK4 is critical to understanding the pathophysiological roles of this enzyme. Significantly, recent reports have demonstrated that several members of the KLK family are able to activate PARs. The PARs are relatively new members of the seven transmembrane domain containing G protein coupled receptor (GPCR) family. PARs are activated through proteolytic cleavage of their N-terminus by serine proteases, the resulting nascent N-terminal binds intramolecularly to initiate receptor activation. PARs are involved in a number of patho-physiological processes, including vascular repair and inflammation, and a growing body of evidence suggests roles in cancer. While expression of PAR family members has been documented in several types of cancers, including prostate, the role of these GPCRs in prostate cancer development and progression is yet to be examined. Interestingly, several studies have suggested potential roles in cellular invasion through the induction of cytoskeletal reorganisation and expression of basement membrane-degrading enzymes. Accordingly, this program of research focussed on the activation of the PARs by the prostate cancer associated enzyme KLK4, cellular processing of activated PARs and the expression pattern of receptor and agonist in prostate cancer. For these studies KLK4 was purified from the conditioned media of stably transfected Sf9 insect cells expressing a construct containing the complete human KLK4 coding sequence in frame with a V5 epitope and poly-histidine encoding sequences. The first aspect of this study was the further characterisation of this recombinant zymogen form of KLK4. The recombinant KLK4 zymogen was demonstrated to be activatable by the metalloendopeptidase thermolysin and amino terminal sequencing indicated that thermolysin activated KLK4 had the predicted N-terminus of mature active KLK4 (31IINED). Critically, removal of the pro-region successfully generated a catalytically active enzyme, with comparable activity to a previously published recombinant KLK4 produced from S2 insect cells. The second aspect of this study was the activation of the PARs by KLK4 and the initiation of signal transduction. This study demonstrated that KLK4 can activate PAR-1 and PAR-2 to mobilise intracellular Ca2+, but failed to activate PAR-4. Further, KLK4 activated PAR-1 and PAR-2 over distinct concentration ranges, with KLK4 activation and mobilisation of Ca2+ demonstrating higher efficacy through PAR-2. Thus, the remainder of this study focussed on PAR-2. KLK4 was demonstrated to directly cleave a synthetic peptide that mimicked the PAR-2 Nterminal activation sequence. Further, KLK4 mediated Ca2+ mobilisation through PAR-2 was accompanied by the initiation of the extra-cellular regulated kinase (ERK) cascade. The specificity of intracellular signaling mediated through PAR-2 by KLK4 activation was demonstrated by siRNA mediated protein depletion, with a reduction in PAR-2 protein levels correlating to a reduction in KLK4 mediated Ca2+mobilisation and ERK phosphorylation. The third aspect of this study examined cellular processing of KLK4 activated PAR- 2 in a prostate cancer cell line. PAR-2 was demonstrated to be expressed by five prostate derived cell lines including the prostate cancer cell line PC-3. It was also demonstrated by flow cytometry and confocal microscopy analyses that activation of PC-3 cell surface PAR-2 by KLK4 leads to internalisation of this receptor in a time dependent manner. Critically, in vivo relevance of the interaction between KLK4 and PAR-2 was established by the observation of the co-expression of receptor and agonist in primary prostate cancer and prostate cancer bone lesion samples by immunohistochemical analysis. Based on the results of this study a number of exciting future studies have been proposed, including, delineating differences in KLK4 cellular signaling via PAR-1 and PAR-2 and the role of PAR-1 and PAR-2 activation by KLK4 in prostate cancer cells and bone cells in prostate cancer progression.

Oxygen consumption and muscle activation patterns during constant load exercise

The collective purpose of these two studies was to determine a link between the V02 slow component and the muscle activation patterns that occur during cycling. Six, male subjects performed an incremental cycle ergometer exercise test to determine asub-TvENT (i.e. 80% of TvENT) and supra-TvENT (TvENT + 0.75*(V02 max - TvENT) work load. These two constant work loads were subsequently performed on either three or four occasions for 8 mins each, with V02 captured on a breath-by-breath basis for every test, and EMO of eight major leg muscles collected on one occasion. EMG was collected for the first 10 s of every 30 s period, except for the very first 10 s period. The V02 data was interpolated, time aligned, averaged and smoothed for both intensities. Three models were then fitted to the V02 data to determine the kinetics responses. One of these models was mono-exponential, while the other two were biexponential. A second time delay parameter was the only difference between the two bi-exponential models. An F-test was used to determine significance between the biexponential models using the residual sum of squares term for each model. EMO was integrated to obtain one value for each 10 s period, per muscle. The EMG data was analysed by a two-way repeated measures ANOV A. A correlation was also used to determine significance between V02 and IEMG. The V02 data during the sub-TvENT intensity was best described by a mono-exponential response. In contrast, during supra-TvENT exercise the two bi-exponential models best described the V02 data. The resultant F-test revealed no significant difference between the two models and therefore demonstrated that the slow component was not delayed relative to the onset of the primary component. Furthermore, only two parameters were deemed to be significantly different based upon the two models. This is in contrast to other findings. The EMG data, for most muscles, appeared to follow the same pattern as V02 during both intensities of exercise. On most occasions, the correlation coefficient demonstrated significance. Although some muscles demonstrated the same relative increase in IEMO based upon increases in intensity and duration, it cannot be assumed that these muscles increase their contribution to V02 in a similar fashion. Larger muscles with a higher percentage of type II muscle fibres would have a larger increase in V02 over the same increase in intensity.

Nuclear localization of NPR1 is required for activation of PR gene expression

Systemic acquired resistance (SAR) is a broad-spectrum resistance in plants that involves the upregulation of a battery of pathogenesis-related (PR) genes. NPR1 is a key regulator in the signal transduction pathway that leads to SAR. Mutations in NPR1 result in a failure to induce PR genes in systemic tissues and a heightened susceptibility to pathogen infection, whereas overexpression of the NPR1 protein leads to increased induction of the PR genes and enhanced disease resistance. We analyzed the subcellular localization of NPR1 to gain insight into the mechanism by which this protein regulates SAR. An NPR1–green fluorescent protein fusion protein, which functions the same as the endogenous NPR1 protein, was shown to accumulate in the nucleus in response to activators of SAR. To control the nuclear transport of NPR1, we made a fusion of NPR1 with the glucocorticoid receptor hormone binding domain. Using this steroid-inducible system, we clearly demonstrate that nuclear localization of NPR1 is essential for its activity in inducing PR genes.