Électrophysiologie cognitive et motrice du syndrome Gilles de la Tourette

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Effets électrophysiologiques d’une thérapie cognitivo-comportementale pour traiter le syndrome de Gilles de la Tourette et le trouble de tics chroniques

Les troubles des tics, comme le syndrome de Gilles de la Tourette et le trouble de tics chroniques, sont des conditions neuropsychiatriques impliquant des tics moteurs et/ou phoniques. En plus de nombreuses comorbidités, les patients qui en sont atteints ont aussi des difficultés neuropsychologiques, notamment au niveau de l’inhibition et des fonctions motrices. La thérapie cognitivo-comportementale permet d’améliorer les tics et la condition générale de ces patients. Nous avons donc enregistré, durant une tâche de compatibilité stimulus-réponse, les potentiels évoqués cognitifs et les potentiels de latéralisation motrice (lateralized readiness potential; LRP) chez 20 patients atteints de trouble des tic avant et après une thérapie cognitivo-comportementale, et chez 20 participants contrôles. Chez les patients atteints de trouble des tics, nos résultats ont révélé une apparition plus tardive de l’amorce du LRP moyenné par rapport au stimulus, une amplitude plus élevée du LRP moyenné par rapport à la réponse, et une suractivation frontale liée aux processus d’inhibition. Suite à la thérapie, le retard au niveau de la latence de l’amorce du LRP moyenné par rapport à la réponse est comblé et l’amplitude du LRP moyenné par rapport à la réponse est normalisée, mais pas la suractivation frontale liée à l’inhibition. Cela suggère donc que la thérapie induit une modification des processus prémoteurs de sélection et de préparation de la réponse, ainsi que des processus d’exécution motrice, mais n’altère pas la suractivation frontale reliée aux fonctions inhibitrices. Étant donnés ces résultats, nous suggérons que la thérapie cognitivo-comportementale induit une modification du fonctionnement des aires motrices du cerveau.

Les effets de la stimulation électrique transcrânienne à courant direct appliquée au cortex somatosensoriel primaire sur la perception vibrotactile

La stimulation électrique transcrânienne à courant direct (tDCS) est une technique non invasive de neuromodulation qui modifie l’excitabilité corticale via deux grosses électrodes de surface. Les effets dépendent de la polarité du courant, anodique = augmentation de l’excitabilité corticale et cathodique = diminution. Chez l’humain, il n’existe pas de consensus sur des effets de la tDCS appliquée au cortex somatosensoriel primaire (S1) sur la perception somesthésique. Nous avons étudié la perception vibrotactile (20 Hz, amplitudes variées) sur le majeur avant, pendant et après la tDCS appliquée au S1 controlatéral (anodale, a; cathodale, c; sham, s). Notre hypothèse « shift-gain » a prédit une diminution des seuils de détection et de discrimination pour la tDCS-a (déplacement vers la gauche de la courbe stimulus-réponse et une augmentation de sa pente). On attendait les effets opposés avec la tDCS-c, soit une augmentation des seuils (déplacement à droite et diminution de la pente). Chez la majorité des participants, des diminutions des seuils ont été observées pendant et immédiatement suivant la tDCS-a (1 mA, 20 min) en comparaison à la stimulation sham. Les effets n’étaient plus présents 30 min plus tard. Une diminution du seuil de discrimination a également été observée pendant, mais non après la tDCS-c (aucun effet pour détection). Nos résultats supportent notre hypothèse, uniquement pour la tDCS-a. Une suite logique serait d’étudier si des séances répétées de tDCS-a mènent à des améliorations durables sur la perception tactile. Ceci serait bénéfique pour la réadaptation sensorielle (ex. suite à un accident vasculaire cérébral).

No major impact of skin aging on the response of skin blood flow to a submaximal local thermal stimulus

La peau est sujette à un vieillissement intrinsèque (processus naturel et chronologique) et extrinsèque (processus induit par l'environnement et notamment les rayons UV). Plusieurs études ont montré que le vieillissement cutané s'accompagne d'une réduction de la densité capillaire au sein du derme et d'une dégradation de plusieurs protéines de la matrice extracellulaire. Cette atteinte morphologique est associée à une diminution de la capacité vasodilatatrice maximale de la microcirculation dermique et en particulier, de la réponse maximale du flux sanguin cutané à un échauffement local de la surface cutanée à des températures avoisinant les 43-44°C. Cette réponse, appelée hyperémie locale induite par la chaleur (local thermal hyperemia), est facilement mesurable par des investigations non invasives, telles que le laser Doppler. Nous avons entrepris cette étude afin d'investiguer les effets de l'âge sur la réactivité de la microcirculation dermique dans des zones cutanées exposées différemment aux rayons UV. Pour ce faire, nous avons étudié, chez des patients jeunes (18 à 30 ans, n=13) et des patients âgés (> 60 ans, n=13), la vasodilatation cutanée induite par réchauffement local de la peau, au niveau de 3 sites anatomiques différents (la cuisse, l'avant- bras et le front). Les mesures ont été effectuées au moyen d'un laser Doppler. Pour chaque sujet et chaque site, la température cutanée fut tout d'abord amenée à 34°C par 2 corps de chauffe (A et B), disposés de manière adjacente sur la peau. La température fut ensuite augmentée à 39°C (corps de chauffe A) et à 41°C (corps de chauffe B) pour une durée de 30 minutes, dans l'optique d'induire une vasodilatation sous- maximale. Ensuite, la température fut augmentée à 43 °C (corps de chauffe A et B) pour 15 minutes supplémentaires. Enfin, la vasodilatation maximale a été induite par un échauffement local à 44°C pour 15 minutes supplémentaires (corps de chauffe A et B). L'enregistrement séquentiel du flux sanguin cutané, effectué chaque minute par laser Doppler imager, donne des images sur lesquelles peut être calculé le flux sanguin cutané (unités de perfusion, PU). Par la suite, nous avons calculé les conductances vasculaires cutanées (CVC), en divisant le flux sanguin (PU) par la tension artérielle moyenne (mmHg), afin de permettre une normalisation entre les différents sujets. Les CVC, évaluées au temps de départ (température 34°C) et après vasodilatation maximale (température 44°C), étaient plus hautes au niveau du front qu'au niveau des 2 autres sites anatomiques. Sur les 3 sites, la CVC maximale (température 44°C) diminuait avec l'âge mais de façon moins importante au niveau du front, en comparaison avec les 2 autres sites. La réponse aux températures sous-maximales (température 39 et 41°C), exprimée en pourcentage de la CVC maximale, ne variait pas avec l'âge ni en fonction du site anatomique étudié. En conclusion, cette étude est la première à étudier simultanément l'hyperémie locale induite par la chaleur sur 3 sites ayant une exposition différente aux rayons UV. Le processus utilisé (laser Doppler imager) est également unique dans la littérature concernant les altérations de la microcirculation cutanée en lien avec l'âge. Cette étude confirme ainsi que le vieillissement cutané intrinsèque et/ou extrinsèque réduit la capacité vasodilatatrice maximale de la microcirculation dermique. Par contre, la réactivité à réchauffement local à des températures moindres ne semble pas être affectée.

Réactivité posturale et inconfort subjectif induits par un stimulus visuel

Il est bien connu des professionnels de la vision que l’ajustement des verres progressifs sur un patient presbyte peut induire de l’inconfort et des difficultés posturales (Timmis, Johnson, Elliott, & Buckley, 2010). Ces plaintes sont directement associées à l’information visuelle perçue à travers les verres progressifs. Le principal objectif de cette thèse est d’identifier quels sont les paramètres d’un stimulus visuel (p.ex. fréquence temporelle ou vélocité) à l’origine de la perturbation posturale et de l’inconfort. Les distorsions dynamiques perçues à travers des verres progressifs s’apparentent aux mouvements d’un bateau qui roule de droite à gauche ou qui tangue d’avant en arrière. Ce type de stimulation visuelle a été reproduit dans une voute d’immersion en réalité virtuelle avec un sol à texture de damier noir et blanc qui oscillait périodiquement de droite à gauche et d’avant en arrière à différentes fréquences et amplitudes. Les études qui portent sur ce sujet montrent que la réponse posturale induite visuellement augmente avec la vélocité de stimulation et diminue lorsque la fréquence augmente. Cette information peut paraitre contradictoire, car ces deux variables sont liées entre elles par l’amplitude et covarient dans le même sens. Le premier objectif de cette thèse était de déterminer les causes possibles de cette contradiction. En faisant varier la fréquence temporelle de stimulation visuelle, on retrouve deux domaines de réponse posturale. Le premier domaine correspond aux fréquences inférieures à 0,12 Hz. Dans ce domaine, la réponse posturale est visuodépendante et augmente avec la vélocité du stimulus. Le second domaine postural correspond aux fréquences supérieures à 0,25 Hz. Dans ce domaine, la réponse posturale sature et diminue avec l’augmentation de la fréquence. Cette saturation de la réponse posturale semble causée par des limitations biomécaniques et fréquentielles du système postural. D’autres études ont envisagé d’étudier l’inconfort subjectif induit par des stimuli visuels périodiques. Au sein de la communauté scientifique, deux théories principales se confrontent. La théorie sensorielle repose sur les conflits sensoriels induit par le stimulus visuel tandis que la théorie posturale suggère que l’inconfort est la conséquence de l’instabilité posturale. Nos résultats révèlent que l’inconfort subjectif induit par une stimulation visuelle dynamique dépend de la vélocité du stimulus plutôt que de sa fréquence. L’inconfort peut être prédit par l’instabilité naturelle des individus en l’absence de stimulus visuel comme le suggère la théorie posturale. Par contre, l’instabilité posturale induite par un stimulus visuel dynamique ne semble pas être une condition nécessaire et suffisante pour entrainer de l’inconfort. Ni la théorie sensorielle ni la théorie posturale ne permettent à elles seules d’expliquer tous les mécanismes à l’origine de l’inconfort subjectif. Ces deux théories sont complémentaires, l’une expliquant que l’instabilité intrinsèque est un élément prédictif de l’inconfort et l’autre que l’inconfort induit par un stimulus visuel dynamique résulte d’un conflit entre les entrées sensorielles et les représentations acquises par l’individu.

Rôle de la PKC delta dans la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine via le récepteur GPIb alpha

La famille des protéines kinases C (PKC) est essentielle pour la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine qui signale et active les plaquettes via les proteases activated receptors (PAR-1 et PAR-4) et le GPIbα. Ces derniers constituent les récepteurs de moyenne/faible et de hautes affinités pour la thrombine, respectivement. L’isoforme PKCδ régule positivement ou négativement la fonction des plaquettes tout dépendamment de la nature du stimulus. Cependant, son importance dans la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine en aval de la GPIbα reste inconnue. L’objectif principal de ce projet de doctorat était de déterminer l'implication de l'axe thrombine/GPIbα/PKCδ dans la fonction plaquettaire et d’évaluer le rôle de cet axe dans la régulation de la thrombose. Dans les plaquettes humaines, le prétraitement avec l'inhibiteur spécifique de la PKCδ δ(V1-1)TAT, a significativement potentialisé l'activation et l’agrégation des plaquettes en réponse à de faibles concentrations de α-thrombine, mais pas en réponse à la γ-thrombine ou aux agonistes des PARs. Ce phénomène de potentialisation a été associé à une sécrétion accrue de granules, de génération de thromboxane A2 (TXA2) et une phosphorylation de la PKCδ sur la Tyr311, qui ont toutes été prévenues par l’inhibition spécifique du GPIbα à l’aide d’un anticorps monoclonal bloquant. En outre, l'inhibition de la p38 MAPK, ERK1/2 et le TXA2 a inversé ce processus de potentialisation. Les plaquettes murines déficientes en PKCδ étaient aussi plus réactives à la thrombine et ont montré une augmentation significative de l'agrégation, alors qu’une étude menée in vivo chez la souris PKCδ- /- a montré, suite à une stimulation par α-thrombine, une réaction thrombotique accrue caractérisée par une diminution significative du temps de saignement ainsi qu’une formation de thrombo-embolies pulmonaires. En bloquant le GPIbα, ces effets ont été renversés. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives quant au rôle de la PKCδ dans les plaquettes en aval de GPIbα, où elle régule négativement la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine. Ainsi, l'axe thrombine/GPIbα/PKCδ dans les plaquettes pourrait représenter un régulateur critique de la fonction plaquettaire et l'hémostase, et le dysfonctionnement de cette voie pourrait conduire à des événements thrombotiques.

THE SUMMATION OF VOLUNTARY AND ELECTRICAL ELICITED STIMULUS INCREASES JOINT TORQUE?

The aim of this study is to analyze the effect of neuromuscular electrical stimulation (NMES) on myoelectrical activity and on joint torque during isometric plantar flexion contraction. Ten healthy young adult subjects participate in this study. The electrodes for NMES are placed along posterior thigh along ciatic nerve trajectory. It is measured the myoelectrical activity and the isometric torque generated by ankle plantar flexion with an isokinetic dynamometer. The conditions of isometric contractions are maximum isometric voluntary contraction (MIVC), NMES, and association of both (MIVC+NMES). The results show lower torque during NMES and larger SOL activity compare to the others. Besides, in order to keep the same objective task (to produce the same level of torque), neuromuscular adaptations are necessary on the common drive.

Effects of chlorogenic acid on neutrophil locomotion functions in response to inflammatory stimulus

Aim of the study: Species of Lychnophora are used in Brazilian folk medicine as analgesic and anti-inflammatory agents. Chlorogenic acid (CGA) and their analogues are important components of polar extracts of these species, as well in several European and Asian medicinal plants. Some of these phenolic compounds display anti-inflammatory effects. In this paper we report the isolation of CGA from Lychnophora salicifolia and its effects on functions involved in neutrophils locomotion. Materials and methods: LC-MS(n) data confirmed the presence of CGA in the plant. Actions of CGA were investigated on neutrophils obtained from peritoneal cavity of Wistar rats (4h after 1% oyster glycogen solution injection; 10 ml), and incubated with vehicle or with 50, 100 or 1000 mu M CGA in presence of lipopolysaccharide from Escherichia coil (LPS, 5 mu g/ml). Nitric oxide (NO; Griess reaction); prostaglandin E(2) (PGE(2)), interleukin-1 beta (IL-1 beta) and tumor necrosis factor-alpha [TNF-alpha; enzyme-linked immunosorbent assay (EIA)]; protein (flow cytometry) and gene (RT-PCR) expression of L-selectin, beta(2)integrin and platelet-endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) were quantified. In vitro neutrophil adhesion to primary culture of microvascular endothelial cell (PMEC) and neutrophil migration in response to formyl-methionil-leucil-phenilalanine (fMLP, 10(-8)M, Boyden chamber) was determined. Results: CGA treatment did not modify the secretion of inflammatory mediators, but inhibited L-selectin cleavage and reduced beta(2) integrin, independently from its mRNA synthesis, and reduced membrane PECAM-1 expression: inhibited neutrophil adhesion and neutrophil migration induced by fMLP. Conclusions: Based on these findings, we highlight the direct inhibitory actions of CGA on adhesive and locomotion properties of neutrophils, which may contribute to its anti-inflammatory effects and help to explain the use of Lychnophora salicifolia as an anti-inflammatory agent. (C) 2011 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Characterization of the stimulus for reactive oxygen species generation in calcium-overloaded mitochondria

We have used two different probes with distinct detection properties, dichlorodihydrofluorescein diacetate and Amplex Red/horseradish peroxidase, as well as different respiratory substrates and electron transport chain inhibitors, to characterize the reactive oxygen species (ROS) generation by the respiratory chain in calcium-overloaded mitochondria. Regardless of the respiratory substrate, calcium stimulated the mitochondrial generation of ROS, which were released at both the mitochondrial-matrix side and the extramitochondrial space, in a way insensitive to the mitochondrial permeability transition pores inhibitor cyclosporine A. In glutamate/malate-energized mitochondria, inhibition at complex I or complex III (ubiquinone cycle) similarly modulated ROS generation at either mitochondrial-matrix side or extramitochondrial space; this also occurred when the backflow of electrons to complex I in succinate-energized mitochondria was inhibited. On the other hand, in succinate-energized mitochondria the modulation of ROS generation at mitochondrial-matrix side or extra-mitochondrial space depends on the site of complex III which was inhibited. These results allow a straight comparison between the effects of different respiratory substrates and electron transport chain inhibitors on ROS generation at either mitochondrial-matrix side or extra-mitochondrial space in calcium-overloaded mitochondria.

The effect of repeated prepulse and reflex stimulus presentations on startle prepulse inhibition

The magnitude of a startle reflex is inhibited if the reflex-eliciting stimuli is preceded by a prepulse stimulus at a short lead interval. Previous research in humans has shown that the extent of prepulse inhibition decreases over repeated presentations of reflex stimuli and prepulse-reflex stimulus pairings. The present study (N=70) investigated the effect of repeated presentations of prepulse stimuli, reflex stimuli, or prepulse-reflex stimulus pairings on prepulse inhibition. Five groups of subjects were presented during habituation training with either (a) reflex stimuli, (b) prepulse-reflex stimulus pairings, (c) a random sequence of prepulse and reflex stimuli, (d) prepulse stimuli, or (e) experimentally irrelevant light stimuli. Prepulse inhibition was reduced if startle stimuli were presented during habituation ((a), (b), (c)), but not after repeated presentation of the prepulse or the light stimulus ((d), (e)). The reduction in prepulse inhibition was abolished after dishabituation of the startle reflex. The present results indicate that habituation of the startle reflex can result in a reduction of prepulse inhibition. (C) 1998 Elsevier Science B.V.

Effects of stimulus modality and task condition on blink startle modification and on electrodermal responses

Participants in Experiments 1 and 2 performed a discrimination and counting task to assess the effect of lead stimulus modality on attentional modification of the acoustic startle reflex. Modality of the discrimination stimuli was changed across subjects. Electrodermal responses were larger during task-relevant stimuli than during task-irrelevant stimuli in all conditions. Larger blink magnitude facilitation was found during auditory and visual task-relevant stimuli, but not for tactile stimuli. Experiment 3 used acoustic, visual, and tactile conditioned stimuli (CSs) in differential conditioning with an aversive unconditioned stimulus (US). Startle magnitude facilitation and electrodermal responses were larger during a CS that preceded the US than during a CS that was presented alone regardless of lead stimulus modality. Although not unequivocal, the present data pose problems for attentional accounts of blink modification that emphasize the importance of lead stimulus modality.

The effects of change in lead stimulus modality on the modulation of acoustic blink startle

In two experiments we investigated the effect of generalized orienting induced by changing the modality of the lead stimulus on the modulation of blink reflexes elicited by acoustic stimuli. In Experiment 1 (n = 32), participants were presented with acoustic or visual change stimuli after habituation training with tactile lead stimuli. In Experiment 2 (n = 64), modality of the lead stimulus (acoustic vs. visual) was crossed with experimental condition (change vs. no change). Lead stimulus change resulted in increased electrodermal orienting in both experiments. Blink latency shortening and blink magnitude facilitation increased from habituation to change trials regardless of whether the change stimulus was presented in the same or in a different modality as the reflex-eliciting stimulus. These results are not consistent with modality-specific accounts of attentional startle modulation.

Is affective learning really resistant to extinction? Stimulus ratings and affective priming give different answers

Affective learning, the learning of likes and dislikes, is proposed to differ from signal learning, the learning of relationships between events. However, affective learning research varies in the methodology used, and in addition, researchers concerned primarily with affective learning tend to use different paradigms from those concerned with signal learning. The current research used an affective priming task in addition to verbal ratings to assess changes in the valence of neutral geometric shapes in an aversive differential conditioning procedure. After acquisition, affective learning was present as indexed by ratings and affective priming, whereas after extinction, affective learning remained significant only in the ratings. This study suggests that different measures of affective learning may be differentially sensitive to valence, which has implications for studies that employ verbal ratings as the sole measure of affective learning. Moreover, there is no evidence from the current study that affective learning differs from signal learning.

The relationship between prepulse inhibition and perceived intensity of the blink-eliciting stimulus: Stimulus intensity and lead interval effects

The hypothesis that prepulse inhibition of the blink reflex reflects a transient process that protects preattentive processing of the prepulse was investigated. Participants were presented with pairs of blink-eliciting noises, with some noises preceded by a prepulse, and were asked to rate the intensity of the second noise relative to the first. Inhibition of blink amplitude was greater for a 110 dB(A) noise than for a 95 dB(A) noise with a 120 ms lead interval, whereas there was no difference with a 30 ms lead interval. The reduction in perceived intensity was greater for the 110 dB(A) noise than for the 95 dB(A) noise with the 120 ms lead interval, but not with the 30 ms lead interval. The parallel results support an association between prepulse inhibition and perceived intensity. However, the prepulse did not reduce intensity ratings relative to control trials in some conditions, suggesting that prepulse inhibition is not always associated with an attenuation of the impact of the blink-eliciting stimulus.