L'effet d'une variation du niveau d'activité physique sur les propriétés électrophysiologiques des motoneurones du nerf tibial chez le rat

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'effet d'une variation du niveau d'activité physique sur les propriétés électrophysiologiques des motoneurones du nerf tibial chez le rat

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Activation of the human diaphragm during a repetitive postural task

1. The co-ordination between respiratory and postural functions of the diaphragm was investigated during repetitive upper Limb movement. It was hypothesised that diaphragm activity would occur either tonically or phasically in association with the forces from each movement and that this activity would combine with phasic respiratory activity. 2. Movements of the upper limb and ribcage were measured while standing subjects performed repetitive upper limb movements 'as fast as possible'. Electromyographic (EMG) recordings of the costal diaphragm were made using intramuscular electrodes in four subjects. Surface electrodes were placed over the deltoid and erector spinae muscles. 3. In contrast to standing at rest, diaphragm activity was present throughout expiration at 78 +/- 17% (mean +/- S.D.) of its peak inspiratory magnitude during repeated upper limb movement. 4. Bursts of deltoid and erector spinae EMG activity occurred at the Limb movement frequency (similar to 2.9 Hz). Although the majority of diaphragm EMG power was at the respiratory frequency (similar to 0.4 Hz), a peak was also present at the movement frequency. This finding was corroborated by averaged EMG activity triggered from upper limb movement. In addition, diaphragm EMG activity was coherent with ribcage motion at the respiratory frequency and with upper limb movement at the movement frequency. 5. The diaphragm response was similar when movement was performed while sitting. In addition, when subjects moved with increasing frequency the peak upper limb acceleration correlated with diaphragm EMG amplitude. These findings support the argument that diaphragm contraction is related to trunk control. 6. The results indicate that activity of human phrenic motoneurones is organised such that it contributes to both posture and respiration during a task which repetitively challenges trunk posture.

Contribution of cholinergic systems to state-dependent modulation of respiratory control

Respiration is altered during different stages of the sleep-wake cycle. We review the contribution of cholinergic systems to this alteration, with particular reference to the role of muscarinic acetylcholine receptors (MAchRs) during rapid eye movement (REM) sleep. Available evidence demonstrates that MAchRs have potent excitatory effects on medullary respiratory neurones and respiratory motoneurones, and are likely to contribute to changes in central chemosensitive drive to the respiratory control system. These effects are likely to be most prominent during REM sleep, when cholinergic brainstem neurones show peak activity levels. It is possible that MAchR dysfunction is involved in sleep-disordered breathing, Such as obstructive sleep apnea. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Acalasia esofágica: correlación entre la clínica, radiología y estudios fisiológicos

INTRODUCCION: La Acalasia es un trastorno motor primario causado por la pérdida selectiva de las motoneuronas del plexo mientérico esofágico que ocasiona aumento en la presión basal y relajación incompleta del esfínter esofágico inferior (EEI), y la desaparición de la peristalsis esofágica. OBJETIVOS. Correlacionar los síntomas clínicos de los pacientes con alteraciones manométricas y los hallazgos morfológicos (radiología y endoscopia) en una cohorte de pacientes con Acalasia. PACIENTES Y MÉTODOS. Estudio retrospectivo de 37 pacientes, 22 (59.4%) hombres y 15 (40,5%) mujeres, con una edad media de 57,45 años con Acalasia estudiados entre 2000-2009, mediante evaluación clínica según escalas de Zanitoto, Atkinson y clasificación manométrica de acuerdo a los criterios de Pandolfino. RESULTADOS. Todos los pacientes consultaron por disfagia esofágica de 34,7 meses de evolución en promedio, moderada en 15 pacientes (40,5%, necesidad de agua para pasar), y en 8 (21,6%) con obstrucción severa. En el momento del diagnóstico el 35% de los pacientes requerían dieta triturada y el 35% sólo podían pasar líquidos; 14 pacientes presentaban pérdida de peso (37,8%). Los estudios morfológicos sólo orientaron el diagnóstico de Acalasia en un 48,6% de los pacientes (endoscopia sugestiva en un 37,8% y TGE en el 10,8%). El 70.2% de los pacientes presentaron un patrón manométrico típico y un 13.5% un patrón de Acalasia vigorosa. El 31% de los pacientes presentaron una pH-metría de 24 h con reflujo gastroesofágico patológico y un 10,5% un patrón sugestivo de retención y fermentación esofágica. CONCLUSIÓN. El diagnóstico de los pacientes con Acalasia es tardío, y se realiza con síntomas clínicos severos de disfagia esofágica en los que las pruebas de diagnóstico morfológico (TEGD, endoscopia) ofrecen un bajo rendimiento. La manometría y pH-metría de 24 h ofrece un diagnóstico precoz y preciso, el tipo de Acalasia y de la existencia de reflujo gastroesofágico o acidificación por retención. La información proporcionada por estas exploraciones funcionales debe ser tenida en cuenta para indicar el tratamiento de los pacientes con Acalasia.

Sound objects in time, space and action

SOUND OBJECTS IN TIME, SPACE AND ACTIONThe term "sound object" describes an auditory experience that is associated with an acoustic event produced by a sound source. At cortical level, sound objects are represented by temporo-spatial activity patterns within distributed neural networks. This investigation concerns temporal, spatial and action aspects as assessed in normal subjects using electrical imaging or measurement of motor activity induced by transcranial magnetic stimulation (TMS).Hearing the same sound again has been shown to facilitate behavioral responses (repetition priming) and to modulate neural activity (repetition suppression). In natural settings the same source is often heard again and again, with variations in spectro-temporal and spatial characteristics. I have investigated how such repeats influence response times in a living vs. non-living categorization task and the associated spatio-temporal patterns of brain activity in humans. Dynamic analysis of distributed source estimations revealed differential sound object representations within the auditory cortex as a function of the temporal history of exposure to these objects. Often heard sounds are coded by a modulation in a bilateral network. Recently heard sounds, independently of the number of previous exposures, are coded by a modulation of a left-sided network.With sound objects which carry spatial information, I have investigated how spatial aspects of the repeats influence neural representations. Dynamics analyses of distributed source estimations revealed an ultra rapid discrimination of sound objects which are characterized by spatial cues. This discrimination involved two temporo-spatially distinct cortical representations, one associated with position-independent and the other with position-linked representations within the auditory ventral/what stream.Action-related sounds were shown to increase the excitability of motoneurons within the primary motor cortex, possibly via an input from the mirror neuron system. The role of motor representations remains unclear. I have investigated repetition priming-induced plasticity of the motor representations of action sounds with the measurement of motor activity induced by TMS pulses applied on the hand motor cortex. TMS delivered to the hand area within the primary motor cortex yielded larger magnetic evoked potentials (MEPs) while the subject was listening to sounds associated with manual than non- manual actions. Repetition suppression was observed at motoneuron level, since during a repeated exposure to the same manual action sound the MEPs were smaller. I discuss these results in terms of specialized neural network involved in sound processing, which is characterized by repetition-induced plasticity.Thus, neural networks which underlie sound object representations are characterized by modulations which keep track of the temporal and spatial history of the sound and, in case of action related sounds, also of the way in which the sound is produced.LES OBJETS SONORES AU TRAVERS DU TEMPS, DE L'ESPACE ET DES ACTIONSLe terme "objet sonore" décrit une expérience auditive associée avec un événement acoustique produit par une source sonore. Au niveau cortical, les objets sonores sont représentés par des patterns d'activités dans des réseaux neuronaux distribués. Ce travail traite les aspects temporels, spatiaux et liés aux actions, évalués à l'aide de l'imagerie électrique ou par des mesures de l'activité motrice induite par stimulation magnétique trans-crânienne (SMT) chez des sujets sains. Entendre le même son de façon répétitive facilite la réponse comportementale (amorçage de répétition) et module l'activité neuronale (suppression liée à la répétition). Dans un cadre naturel, la même source est souvent entendue plusieurs fois, avec des variations spectro-temporelles et de ses caractéristiques spatiales. J'ai étudié la façon dont ces répétitions influencent le temps de réponse lors d'une tâche de catégorisation vivant vs. non-vivant, et les patterns d'activité cérébrale qui lui sont associés. Des analyses dynamiques d'estimations de sources ont révélé des représentations différenciées des objets sonores au niveau du cortex auditif en fonction de l'historique d'exposition à ces objets. Les sons souvent entendus sont codés par des modulations d'un réseau bilatéral. Les sons récemment entendus sont codé par des modulations d'un réseau du côté gauche, indépendamment du nombre d'expositions. Avec des objets sonores véhiculant de l'information spatiale, j'ai étudié la façon dont les aspects spatiaux des sons répétés influencent les représentations neuronales. Des analyses dynamiques d'estimations de sources ont révélé une discrimination ultra rapide des objets sonores caractérisés par des indices spatiaux. Cette discrimination implique deux représentations corticales temporellement et spatialement distinctes, l'une associée à des représentations indépendantes de la position et l'autre à des représentations liées à la position. Ces représentations sont localisées dans la voie auditive ventrale du "quoi".Des sons d'actions augmentent l'excitabilité des motoneurones dans le cortex moteur primaire, possiblement par une afférence du system des neurones miroir. Le rôle des représentations motrices des sons d'actions reste peu clair. J'ai étudié la plasticité des représentations motrices induites par l'amorçage de répétition à l'aide de mesures de potentiels moteurs évoqués (PMEs) induits par des pulsations de SMT sur le cortex moteur de la main. La SMT appliquée sur le cortex moteur primaire de la main produit de plus grands PMEs alors que les sujets écoutent des sons associée à des actions manuelles en comparaison avec des sons d'actions non manuelles. Une suppression liée à la répétition a été observée au niveau des motoneurones, étant donné que lors de l'exposition répétée au son de la même action manuelle les PMEs étaient plus petits. Ces résultats sont discuté en termes de réseaux neuronaux spécialisés impliqués dans le traitement des sons et caractérisés par de la plasticité induite par la répétition. Ainsi, les réseaux neuronaux qui sous-tendent les représentations des objets sonores sont caractérisés par des modulations qui gardent une trace de l'histoire temporelle et spatiale du son ainsi que de la manière dont le son a été produit, en cas de sons d'actions.

Repetition-induced plasticity of motor representations of action sounds.

Action-related sounds are known to increase the excitability of motoneurones within the primary motor cortex (M1), but the role of this auditory input remains unclear. We investigated repetition priming-induced plasticity, which is characteristic of semantic representations, in M1 by applying transcranial magnetic stimulation pulses to the hand area. Motor evoked potentials (MEPs) were larger while subjects were listening to sounds related versus unrelated to manual actions. Repeated exposure to the same manual-action-related sound yielded a significant decrease in MEPs when right, hand area was stimulated; no repetition effect was observed for manual-action-unrelated sounds. The shared repetition priming characteristics suggest that auditory input to the right primary motor cortex is part of auditory semantic representations.

Identification of the pathological alterations underlying respiratory failure in myotonic dystrophy transgenic mice

AbstractMyotonic dystrophy type 1 (DM1), also known as Steinert's disease, is an inherited autosomal dominant disease. DM1 is characterized by myotonia, muscular weakness and atrophy, but it has a multisystemic phenotype. The genetic basis of the disease is the abnormal expansion of CTG repeats in the 3' untranslated region of the DM protein kinase (DMPK) gene on chromosome 19. The size of the expansion correlates to the severity of the disease and the age of onset.Respiratory problems have long been recognized to be a major feature of the disease and are the main factor contributing to mortality ; however the mechanisms are only partly known. The aim of our study is to investigate whether respiratory failure results only from the involvement of the dystrophic process at the level of the respiratory muscles or comes also from abnormalities in the neuronal network that generates and controls the respiratory rhythm. The generation of valid transgenic mice displaying the human DM1 phenotype by the group of Dr. Gourdon provided us a useful tool to analyze the brain stem respiratory neurons, spinal phrenic motoneurons and phrenic nerves. We examined therefore these structures in transgenic mice carrying 350-500 CTGs and displaying a mild form of the disease (DM1 mice). The morphological and morphometric analysis of diaphragm muscle sections revealed a denervation of the end-plates (EPs), characterized by a decrease in size and shape complexity of EPs and a reduction in the density of acetylcholine receptors (AChRs). Also a strong and significant reduction in the number of phrenic unmyelinated fibers was detected, but not in the myelinated fibers. In addition, no pathological changes were detected in the cervical motoneurons and medullary respiratory centers (Panaite et al., 2008). These results suggest that the breathing rhythm is probably not affected in mice expressing a mild form of DM1, but rather the transmission of action potentials at the level of diaphragm NMJs is deficient.Because size of the mutation increases over generations, new transgenic mice were obtained from the mice with 350-500 CTGs, resulting from a large increase of CTG repeat in successive generations, these mice carry more than 1300 CTGs (DMSXL) and display a severe DM1 phenotype (Gomes-Pereira et al., 2007). Before we study the mechanism underlying the respiratory failure in DMSXL mice, we analyzed the peripheral nervous system (PNS) in these mice by electrophysiological, histological and morphometric methods. Our results provide strong evidence that DMSXL mice have motor neuropathy (Panaite et al., 2010, submitted). Therefore the DMSXL mice expressing severe DM1 features represent for us a good tool to investigate, in the future, the physiological, structural and molecular alterations underlying respiratory failure in DM1. Understanding the mechanism of respiratory deficiency will help to better target the therapy of these problems in DM1 patients. In addition our results may, in the future, orientate pharmaceutical and clinical research towards possible development of therapy against respiratory deficits associated with the DM1.RésuméLa dystrophic myotonique type 1 (DM1), aussi dénommée maladie de Steinert, est une maladie héréditaire autosomique dominante. Elle est caractérisée par une myotonie, une faiblesse musculaire avec atrophie et se manifeste aussi par un phénotype multisystémique. La base génétique de la maladie est une expansion anormale de répétitions CTG dans une région non traduite en 3' du gène de la DM protéine kinase (DMPK) sur le chromosome 19. La taille de l'expansion est corrélée avec la sévérité et l'âge d'apparition de DM1.Bien que les problèmes respiratoires soient reconnus depuis longtemps comme une complication de la maladie et soient le principal facteur contribuant à la mortalité, les mécanismes en sont partiellement connus. Le but de notre étude est d'examiner si l'insuffisance respiratoire de la DM1 est dû au processus dystrophique au niveau des muscles respiratoires ou si elle est entraînée aussi par des anomalies dans le réseau neuronal qui génère et contrôle le rythme respiratoire. La production par le groupe du Dr. Gourdon de souris transgéniques de DM1, manifestant le phénotype de DM1 humaine, nous a fourni un outil pour analyser les nerfs phréniques, les neurones des centres respiratoires du tronc cérébral et les motoneurones phréniques. Par conséquence, nous avons examiné ces structures chez des souris transgéniques portant 350-500 CTG et affichant une forme légère de la maladie (souris DM1). L'analyse morphologique et morphométrique des sections du diaphragme a révélé une dénervation des plaques motrices et une diminution de la taille et de la complexité de la membrane postsynaptîque, ainsi qu'une réduction de la densité des récepteurs à l'acétylcholine. Nous avons aussi détecté une réduction significative du nombre de fibres nerveuses non myélinisées mais pas des fibres myélinisées. Par ailleurs, aucun changement pathologique n'a été détecté pour les neurones moteurs médullaires cervicaux et centres respiratoires du tronc cérébral (Panaite et al., 2008). Ces résultats suggèrent que le iythme respiratoire n'est probablement pas affecté chez les souris manifestant une forme légère du DM1, mais plutôt que la transmission des potentiels d'action au niveau des plaques motrices du diaphragme est déficiente.Comme la taille du mutation augmente au fil des générations, de nouvelles souris transgéniques ont été générés par le groupe Gourdon; ces souris ont plus de 1300 CTG (DMSXL) et manifestent un phénotype sévère du DM1 (Gomes-Pereira et al., 2007). Avant d'étudier le mécanisme sous-jacent de l'insuffisance respiratoire chez les souris DMSXL, nous avons analysé le système nerveux périphérique chez ces souris par des méthodes électrophysiologiques, histologiques et morphométriques. Nos résultats fournissent des preuves solides que les souris DMSXL manifestent une neuropathie motrice (Panaite et al., 2010, soumis). Par conséquent, les souris DMSXL représentent pour nous un bon outil pour étudier, à l'avenir, les modifications physiologiques, morphologiques et moléculaires qui sous-tendent l'insuffisance respiratoire du DM1. La connaissance du mécanisme de déficience respiratoire en DM1 aidera à mieux cibler le traitement de ces problèmes aux patients. De plus, nos résultats pourront, à l'avenir, orienter la recherche pharmaceutique et clinique vers le développement de thérapie contre le déficit respiratoire associé à DM1.

Fast Blue and Diamidino Yellow as retrograde tracers in peripheral nerves: efficacy of combined nerve injection and capsule application to transected nerves in the adult rat

Capsule application of Diamidino Yellow (DY) to the cut end of the sciatic nerve immediately followed by capsule application of Fast Blue (FB) resulted in approximate to 95% double-labelled dorsal root ganglion neurones (DRGn) and motoneurones (Mn). Nerve injection of DY followed either immediately or 2 months later by capsule application of FB resulted in approximate to 90% double-labelled DRGn and Mn, indicating that DY and FB label similar populations of DRGn and Mn, and that insignificant DY fading occurred during this period. Inversing the order of application, however, i.e. nerve injection of FB followed immediately by capsule application of DY, resulted in double labelling in only approximate to 10% of the DRGn and Mn. These percentages increased to 70% of the DRGn and 60% of the Mn when the FB injection was followed 1 or 2 months after by the DY application, indicating that DY uptake is blocked by recent administration of FB. The results indicate that DY and FB might be useful for sequential labelling before and after nerve injury as a tool to investigate the accuracy of sensory and motor regeneration.

Persistence of tracer in the application site -a potential confounding factor in nerve regeneration studies

Selective reinnervation of peripheral targets after nerve injury might be assessed by injecting a first tracer in a target before nerve injury to label the original neuronal population, and applying a second tracer after the regeneration period to label the regenerated population. However, altered uptake of tracer, fading, and cell death may interfere with the results. Furthermore, if the first tracer injected remains in the target tissue, available for 're-uptake' by misdirected regenerating axons, which originally innervated another region, then the identification of the original population would be confused. With the aim of studying this problem, the sciatic nerve of adult rats was sectioned and sutured. After 3 days, to allow the distal axon to degenerate avoiding immediate retrograde transport, one of the dyes: Fast Blue (FB), Fluoro-Gold (FG) or Diamidino Yellow (DY), was injected into the tibial branch of the sciatic nerve, or in the skin of one of the denervated digits. Rats survived 2-3 months. The results showed labelled dorsal root ganglion (DRG) cells and motoneurones, indicating that late re-uptake of a first tracer occurs. This phenomenon must be considered when the model of sequential labelling is used for studying the accuracy of peripheral reinnervation.

Central 5-HT2A receptors modulate the vagal bradycardia in response to activation of the von Bezold-Jarisch reflex in anesthetized rats

Activation of 5-hydroxytryptamine (5-HT) 5-HT1A, 5-HT2C, 5-HT3, and 5-HT7 receptors modulates the excitability of cardiac vagal motoneurones, but the precise role of 5-HT2A/2B receptors in these phenomena is unclear. We report here the effects of intracisternal (ic) administration of selective 5-HT2A/2B antagonists on the vagal bradycardia elicited by activation of the von Bezold-Jarisch reflex with phenylbiguanide. The experiments were performed on urethane-anesthetized male Wistar rats (250-270 g, N = 7-9 per group). The animals were placed in a stereotaxic frame and their atlanto-occipital membrane was exposed to allow ic injections. The rats received atenolol (1 mg/kg, iv) to block the sympathetic component of the reflex bradycardia; 20-min later, the cardiopulmonary reflex was induced with phenylbiguanide (15 µg/kg, iv) injected at 15-min intervals until 3 similar bradycardias were obtained. Ten minutes after the last pre-drug bradycardia, R-96544 (a 5-HT2A antagonist; 0.1 µmol/kg), SB-204741 (a 5-HT2B antagonist; 0.1 µmol/kg) or vehicle was injected ic. The subsequent iv injections of phenylbiguanide were administered 5, 20, 35, and 50 min after the ic injection. The selective 5-HT2A receptor antagonism attenuated the vagal bradycardia and hypotension, with maximal effect at 35 min after the antagonist (pre-drug = -200 ± 11 bpm and -42 ± 3 mmHg; at 35 min = -84 ± 10 bpm and -33 ± 2 mmHg; P < 0.05). Neither the 5-HT2B receptor antagonists nor the vehicle changed the reflex. These data suggest that central 5-HT2A receptors modulate the central pathways of the parasympathetic component of the von Bezold-Jarisch reflex.

Modulation de la neurogénèse par la glycine

Les vertébrés, du poisson à l'homme, possèdent un potentiel membranaire médié en partie par les ions chlorure (Cl-). L’une des premières formes d’activité neuronale lors du développement est la dépolarisation médiée par les ions chlorures extrudés par les canaux glycinergiques (GlyR) et GABAergiques. Cette dépolarisation est rendu possible grâce à l’expression retardée du co-transporteur d’ions chlorure et de potassium KCC2 lors du développement qui génère un gradient hyperpolarisant postnatalement chez les mammifères. Le rôle de cette dépolarisation précoce paradoxale durant le développement est inconnu. En injectant l’ARNm de KCC2 dans des embryons de poissons zébrés nouvellement fertilisé, nous avons devancé l’expression de ce co-transporteur rendant ainsi la glycine hyperpolarisante dans tous les neurones dès les premières phases du développement. Nous avons aussi ciblé le récepteur glycinergique directement en bloquant son activité et son expression à l’aide d’une drogue spécifique, la strychnine et d’un morpholino antisens (Knockdown). Dans les trois cas (KCC2, strychnine et GlyR KD), les perturbations de l’activité neuronale ont provoqués des erreurs dans la neurogenèse, en particulier une diminution du nombre d’interneurones sans avoir d’effets sur les motoneurones et les neurones sensoriels. De plus, en bloquant les canaux calciques activés à bas voltage dans le développement avec la drogue nifedipine, il y a des erreurs dans la neurogénèse semblables à celles remarquées dans les trois conditions précédentes. Nous concluons que la dépolarisation précoce par la glycine permet l’entrée du calcium et l’activation de la neurogénèse chez les interneurones.

Expression des cotransporteurs cation-chlorure KCC2 et NKCC1 au cours du développement de la moelle épinière de l’opossum Monodelphis domestica

L’inhibition est nécessaire à la génération d’outputs coordonnés entre muscles antagonistes lors de la locomotion. Une baisse de la concentration neuronale en ions chlorure au cours du développement des mammifères conduit à l’émergence de l’inhibition. Cette baisse repose sur l’équilibre entre deux cotransporteurs cation-chlorure, KCC2 et NKCC1. KCC2 expulse Cl- de la cellule alors que NKCC1 pompe Cl- dans la cellule. L’opossum Monodelphis domestica naît dans un état très immature. Le seul comportement locomoteur qu’il présente à la naissance consiste en des mouvements rythmiques et alternés des membres antérieurs pour grimper le long du ventre de la mère vers une tétine. Les membres postérieurs sont des bourgeons immobiles dont le développement est en grande partie postnatal. Pour cette raison, cette espèce constitue un modèle idéal pour l’étude du développement locomoteur. Afin d’étudier les mécanismes conduisant à l’émergence de l’inhibition durant le développement moteur, nous avons décrit l’expression développementale de KCC2 et NKCC1 chez l’opossum postnatal par immunohistochimie au niveau des renflements spinaux. Les motoneurones et afférences primaires ont été identifiés en utilisant un marquage rétrograde au TRDA. Le marquage pour KCC2 et NKCC1 est détecté dans la moelle épinière ventrale dans la matière grise et blanche présomptive dès la naissance, ce qui suggère que l’inhibition serait déjà mise en place avant la naissance, permettant subséquemment l’alternance des membres antérieurs observée chez les nouveau-nés. L’expression développementale de KCC2 et NKCC1 suit des gradients ventrodorsal et médiolatéral, tels qu’observés chez les rongeurs (rats et souris). Le patron mature d’expression de ces cotransporteurs est observé aux alentours de la 5ème semaine postnatale lorsque la locomotion de l’opossum est mature. Enfin, entre la naissance et P5, les dendrites exprimant KCC2 au niveau de la corne dorsale sont retrouvées en apposition aux afférences primaires ce qui suggère un rôle de KCC2 dans la formation des circuits sensori-moteurs.

Développement de modèles C. elegans de Sclérose Latérale Amyotrophique

Les gènes TDP-43 (TAR DNA Binding Protein 43) et FUS/TLS (Fused in Sarcoma/Translocated in Liposarcoma) sont actuellement à l’étude quant à leurs rôles biologiques dans le développement de diverses neuropathies telles que la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA). Étant donné que TDP-43 et FUS sont conservés au cours de l’évolution, nous avons utilisé l’organisme modèle C. elegans afin d’étudier leurs fonctions biologiques. Dans ce mémoire, nous démontrons que TDP-1 fonctionne dans la voie de signalisation Insuline/IGF pour réguler la longévité et la réponse au stress oxydatif. Nous avons développé des lignées C. elegans transgéniques mutantes TDP-43 et FUS qui présentent certains aspects de la SLA tels que la dégénérescence des motoneurones et la paralysie adulte. La protéotoxicité causée par ces mutations de TDP- 43 et FUS associées à la SLA, induit l’expression de TDP-1. À l’inverse, la délétion de tdp-1 endogène protège contre la protéotoxicité des mutants TDP-43 et FUS chez C. elegans. Ces résultats suggèrent qu’une induction chronique de TDP-1/TDP-43 sauvage propagerait la protéotoxicité liée à la protéine mutante. Nous avons aussi entrepris un criblage moléculaire pilote afin d’isoler des suppresseurs de toxicité neuronale des modèles transgéniques mutants TDP-43 et FUS. Nous avons ainsi identifié le bleu de méthylène et le salubrinal comme suppresseurs potentiels de toxicité liée à TDP-43 et FUS via réduction de la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE). Nos résultats indiquent que l’homéostasie de repliement des protéines dans le RE représente une cible pour le développement de thérapies pour les maladies neurodégénératives.

Génération de lignées de poissons zébrés exprimant le gène muté TARDBP

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative due à une dégénérescence des motoneurones. Plus de 40 mutations du gène TARDBP ont été identifiées chez des patients SLA. Les défauts biochimiques de ces mutations étant encore inconnus, les modèles animaux sont présentement la seule mesure possible d’un phénotype. Pour étudier les conséquences physiopathologiques d’une de ces mutations, nous avons développé deux lignées transgéniques de poisson zébré, exprimant le gène humain TARDBP soit de type sauvage, soit avec la mutation G348C liée à la SLA, sous le contrôle d’un promoteur de choc thermique. Ces lignées ont été étudiées sur trois générations, après avoir établi un protocole de choc thermique induisant une expression ubiquitaire du transgène. Les embryons transgéniques de la génération F2 de la lignée exprimant la mutation développent un phénotype moteur suite à un choc thermique de 38.5°C pendant 30 minutes lorsque les embryons sont à 18 heures post-fertilisation. 60% des embryons ont une réponse anormale au toucher. De plus, une réduction de 28% de la longueur de pré-branchement des axones des motoneurones est observée. Ces résultats indiquent que notre lignée exprimant la protéine mutante TDP-43 est un modèle génétique de la SLA prometteur, qui ouvre des perspectives pour la compréhension de la physiopathologie de la maladie et la découverte de molécules thérapeutiques.