Transmission des voies olfactives aux cellules réticulospinales de la lamproie

Les informations olfactives sont connues pour leur capacité à induire des comportements moteurs spécifiques. En dépit de nombreuses observations comportementales chez les vertébrés, on ne connaît toujours pas les mécanismes et les voies nerveuses qui sous-tendent ces phénomènes de transformation olfacto-locomotrices. Chez la lamproie, des travaux récents ont permis de décrire cette voie, et les mécanismes responsables de la transformation des entrées olfactives en activité locomotrice (Derjean et al., 2010). Cette voie prend origine dans la partie médiane du bulbe olfactif, et envoie des projections vers le tubercule postérieur, une région qui se trouve dans le diencéphale. De là, les neurones projettent directement vers la Région Locomotrice Mésencéphalique, connue pour envoyer des connexions vers les neurones réticulospinaux, et activer la locomotion. L’objectif de cette étude était d’établir si l’ensemble des neurones réticulospinaux répond aux stimulations olfactives. Pour ce faire, nous avons utilisé sur une préparation de cerveau isolé de lamproie des techniques d’électrophysiologie et d’imagerie calcique. La stimulation électrique des nerfs olfactifs, de la région médiane du bulbe olfactif ou du tubercule postérieur a provoqué une activation de toutes les cellules réticulospinales qui se retrouvent dans les quatre noyaux réticulaires (ARRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Antérieur; MRN : Noyau Réticulaire Mésencéphalique; MRRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Moyen; PRRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Postérieur). Seule la partie médiane du bulbe olfactif est impliquée dans le passage de l’information olfactive vers les neurones réticulospinaux. Nous avons aussi découvert que le blocage des récepteurs GABAergiques dans la partie médiane du bulbe olfactif augmentait les réponses olfactives de façon considérable dans les cellules réticulospinales. Nous avons montré ainsi qu’il existe un tonus inhibiteur impliqué dans la dépression modulatrice de la voie olfacto-locomotrice. Ce travail a permis de montrer que la stimulation des afférences sensorielles olfactives active simultanément l’ensemble des populations de neurones réticulospinaux qui commandent la locomotion. De plus, il existerait un tonus inhibiteur GABAergique, au niveau de la partie médiane du bulbe olfactif, responsable d’une dépression modulatrice dans la voie olfacto-locomotrice.

Projections anatomiques des bulbes olfactifs chez la lamproie

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Organisation et modulation du réseau neuronal de la respiration chez la lamproie.

Les mécanismes neuronaux contrôlant la respiration sont présentement explorés à l’aide de plusieurs modèles animaux incluant le rat et la grenouille. Nous avons utilisé la lamproie comme modèle animal nous permettant de caractériser les réseaux de neurones du tronc cérébral qui génèrent et modulent le rythme respiratoire. Nous avons d’abord caractérisé une nouvelle population de neurones, dans le groupe respiratoire paratrigéminal (pTRG), une région du tronc cérébral essentielle à la genèse du rythme respiratoire chez la lamproie. Les neurones de cette région sont actifs en phase avec le rythme respiratoire. Nous avons montré que ces neurones possèdent une arborisation axonale complexe, incluant des projections bilatérales vers les groupes de motoneurones du tronc cérébral qui activent les branchies ainsi que des connexions reliant les pTRG de chaque côté du tronc cérébral. Ces résultats montrent que le pTRG contient un groupe de cellules qui active les motoneurones respiratoires des deux côtés et qui pourrait être impliqué dans la synchronisation bilatérale du rythme respiratoire. Nous avons ensuite étudié les mécanismes neuronaux par lesquels le rythme respiratoire est augmenté en lien avec l’effort physique. Nous avons montré que la région locomotrice du mésencéphale (MLR), en plus de son rôle dans la locomotion, active les centres respiratoires pendant la nage, et même en anticipation. Les neurones de la MLR projetant vers les centres locomoteurs et respiratoires sont ségrégés anatomiquement, les neurones localisés plus dorsalement étant ceux qui possèdent des projections vers les centres respiratoires. Nous avons aboli la contribution de la partie dorsale de la MLR aux changements respiratoires en injectant des bloqueurs des récepteurs glutamatergiques localement, sur des préparations semi-intactes. Nous avons montré que lors d’épisodes de nage, une majeure partie de l’effet respiratoire est abolie par ces injections, suggérant un rôle prépondérant des neurones de cette région dans l’augmentation respiratoire pendant la locomotion. Nos résultats confirment que le rythme respiratoire est généré par une région rostrolatérale du pons de la lamproie et montrent que des connexions des centres locomoteurs arrivent directement à cette région et pourraient être impliquées dans l’augmentation respiratoire reliée à l’effort physique.

Étude comparative des projections des neurones dopaminergiques chez deux espèces animales.

Une des voies les plus étudiées dans le contrôle locomoteur est la voie dopaminergique ascendante, vu son importance dans les maladies qui touchent la locomotion, comme la maladie du Parkinson. La substance noire pars compacta (A9; SNc) et l’aire tegmentaire ventrale (A10; VTA) envoient des projections dopaminergiques (DA+) vers les ganglions de la base (GB) qui à leur tour projettent vers la région locomotrice mésencéphalique (RLM), une région de tronc cérébral qui contrôle la locomotion chez les vertébrés. Des terminaisons DA+ au niveau de la RLM ont récemment été découvertes chez le singe. Donc, il semblait intéressant de savoir d’où provenaient ces projections DA+ et si elles étaient maintenues de manière équivalente dans l’évolution des espèces animales. Nous nous sommes donc penchés sur deux espèces animales en particulier, la lamproie et le triton. Dans ce travail, nous avons observé une voie DA+ descendante du tubercule postérieur (PT; homologue à la substance noire pars compacta et à l’aire tegmentaire ventrale chez les mammifères) directement vers la RLM, sans passer par l’intermédiaire des GB. Cette voie DA+ descendante a été observée autant chez la lamproie que chez le triton, à la suite d’injections de marqueurs rétrogrades et de détection immunohistochimique de la tyrosine hydroxylase (TH) ou de la dopamine (DA). La voie DA+ descendante semble donc conservée au cours de l’évolution des espèces vertébrés, bien que l’importance relative de la voie ascendante DA+ semble augmenter au cours de l’évolution.

Developmental differences in locomotor responsiveness to amphetamine in rats

The developmental remodelling of motivational systems that underlie drug dependence and addiction may account for the greater frequency and severity of drug abuse in adolescence compared to adulthood. Recent advances in animal models have begun to identify the morphological and the molecular factors that are being remodelled, but little is known about the culmination of these factors in altered sensitivity to psycho stimulant drugs, like amphetamine, in adolescence. Amphetamine induces potent locomotor activating effects in rodents through increased dopamine release in the mesocorticolimbic dopamine system, which makes locomotor activity a useful behavioural marker of age differences in amphetamine sensitivity. The aim of the thesis was to investigate the neural basis for age differences in amphetamine sensitivity with a focus on the nucleus accumbens and the medial prefrontal cortex, which initiate and regulate amphetamine-induced locomotor activity, respectively. In study 1, I found pre- and post- pubertal adolescent rats to be less active (i.e., hypoactive) than adults to a first injection of 0.5, but not of 1.5, mg/kg of intraperitonealy (i.p.) administered amphetamine. Although initially hypoactive, only adolescent rats exhibited an increase in activity to a second injection of amphetamine given 24 h later, indicating that adolescents may be more sensitive to the rapid changes in amphetamineinduced plasticity than adults. Given that the locomotor activating effects of amphetamine are initiated in the nucleus accumbens, age differences in response to direct injections of amphetamine into this brain region were investigated in study 2. In contrast to i.p. injections, adolescents were more active than adults when amphetamine was given directly into the nucleus accumbens, indicating that hypo activity may be attributed to the development of regulatory regions outside of the accumbens. The medial prefrontal cortex (mPFC) is a key regulator of the locomotor activating effects of amphetamine that undergoes extensive remodelling in adolescence. In study 3, I found that an i.p. injection of 1.5, and not of 0.5, mg/kg of amphetamine resulted in a high expression of c-fos, a marker of neural activation, in the pre limbic mPFC only in pre-pubertal adolescent rats. This finding suggests that the ability of adolescent rats to overcome hypo activity at the 1.5 mg/kg dose may involve greater activation of the prelimbic mPFC compared to adulthood. In support of this hypothesis, I found that pharmacological inhibition of prelimbic D 1 dopamine receptors disrupted the locomotor activating effects of the 1.5 mg/kg dose of amphetamine to a greater extent in adolescent than in adult rats. In addition, the stimulation of prelimbic D 1 dopamine receptors potentiated locomotor activity at the 0.5 mg/kg dose of amphetamine only in adolescent rats, indicating that the prelimbic D1 dopamine receptors are involved in overcoming locomotor hypoactivity during adolescence. Given my finding that the locomotor activating effects of amphetamine rely on slightly different mechanisms in adolescence than in adulthood, study 4 was designed to determine whether the lasting consequences of drug use would also differ with age. A short period of pre-treatment with 0.5 mg/kg of amphetamine in adolescence, but not in adulthood, resulted in heightened sensitivity to an injection of amphetamine given 30 days after the start of the procedure, when adolescent rats had reached adulthood. The finding of an age-specific increase in amphetamine sensitivity is consistent with evidence for increased risk for addiction when drug use is initiated in adolescence compared to adulthood in people (Merline et aI., 2002), and with the hypothesis that adolescence is a sensitive period of development.

Leptin modulation of locomotor and emotional behaviors : the role of STAT3 signaling in dopamine neurons

La leptine circule en proportion de la masse graisseuse du corps et la transduction de son signal à travers la forme longue de son récepteur via un certain nombre de voies neurales , y compris MAPK, PI3-K ,AMPK et JAK2 - STAT3 . Il faut noter que STAT3 constitue une voie clée au récepteur de la leptine par laquelle la leptine module l'expression des gènes impliqués dans la régulation du bilan énergétique. La plupart des recherches ont porté sur la fonction du récepteur de la leptine au sein de l' hypothalamus, en particulier la fonction du récepteur de la leptine dans le noyau arqué. Toutefois, les récepteurs de la leptine sont également exprimés sur les neurones dopaminergiques de l'aire tégmentale ventrale et la leptine agit sur cette région du cerveau pour influencer la prise alimentaire, la motivation, la locomotion, l'anxiété et la transmission de la dopamine. De plus, la leptine active la STAT3 dans les dopaminergiques et GABAergiques populations neuronales. Bien que ces résultats contribuent à notre compréhension des multiples actions de la leptine dans le système nerveux central, il reste à résoudre les cellules et la signalisation du récepteur de la leptine qui sont responsables des effets neurocomportementaux de la leptine dans le mésencéphale. Visant à déterminer la contribution de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques du mésencéphale, nous avons généré une lignée de souris knockout conditionnel dans lequel l'activation du gène de STAT3 sur son résidu tyrosine 705 ( Tyr 705 ) est absent spécifiquement dans les neurones dopaminergiques. Avec l'utilisation de ce modèle de souris génétique, nous avons évalué l'impact de l'ablation de la signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques sur un certain nombre de fonctions liées à la dopamine, y compris l'alimentation, la locomotion, les comportements liés à la récompense, l'émotion et la libération de dopamine dans le noyau accumbens. Fait intéressant, nous avons observé un dimorphisme sexuel dans le phénotype des souris STAT3DAT-KO. L'activation de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable de l'action de la leptine dans la réduction de la locomotion, récompense liée à l'activité physique, et de l'augmentation de la libération et de la disponibilité de la dopamine chez les souris mâles. Cependant, il ne module pas le comportement émotionnel. D'autre part, les souris femelles STAT3DAT-KO augmentent les niveaux d'anxiété et les niveaux plasmatiques de corticostérone, sans provoquer de changements de la dépression. Cependant, la perte d'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques ne module pas le comportement locomoteur chez les souris femelles. Notamment, les actions de la leptine dans le mésencéphale pour influencer le comportement alimentaire ne sont pas médiées par l'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques, considérant que les souris mâles et femelles ont un comportement alimentaire normal. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable des effets anxiolytiques de la leptine, et soutient l'hypothèse que la leptine communique l'état d'énergie du corps (i.e. la relation entre la dépense et les apports énergétiques) pour les régions mésolimbiques pour atténuer les effets de motivation et de récompense de plusieurs comportements qui servent à réhabiliter ou à épuiser les réserves d'énergie. En outre, ce travail souligne l'importance d'étudier la modulation de la signalisation de la leptine dans différente types de cellules, afin d'identifier les voies de signalisation et les mécanismes cellulaires impliqués dans les différentes fonctions neuro-comportementales de la leptine.

Degenerative joint disease in cattle and buffaloes in the Amazon region: a retrospective study

Foi realizado um estudo retrospectivo sobre os aspectos epidemiológicos e clínico-patológicos em bovinos e búfalos com doença articular degenerativa (DAD) no estado do Pará, Brasil. Durante os anos de 1999 a 2014 foram avaliados 11 bovinos e 24 bubalinos. Todos os animais atendidos com suspeita clínica de DAD foram submetidos a exame clínico do sistema locomotor. Foram necropsiados sete bovinos e oito bubalinos com sinais clínicos da enfermidade. Os sinais clínicos comuns observados em ambas as espécies foram claudicação crônica, andar rígido, alterações posturais, crepitações audíveis no membro acometido, decúbito prolongado, dificuldade para levantar, e emagrecimento progressivo. As lesões articulares evidenciadas na necropsia consistiram em irregularidade da superfície articular, presença de erosão na cartilagem articular e no tecido ósseo subjacente, proliferação de tecido ósseo periarticular com formação de osteófitos. Tanto nos bovinos como nos bubalinos as articulações mais acometidas foram as dos membros posteriores. Nos bubalinos, possivelmente o principal fator predisponente ao surgimento de DAD foi à deficiência de fósforo, ao contrário dos bovinos, nos quais os defeitos de conformação anatômica dos membros posteriores, traumas crônicos em virtude da atividade exercida, como a coleta de sêmen e a idade avançada, foram o que, possivelmente, contribuíram para surgimento da enfermidade.

Degenerative joint disease in cattle and buffaloes in the Amazon region: a retrospective study

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Glucocorticoids have state-dependent stimulant effects on the mesencephalic dopaminergic transmission.

An increase in the activity of mesencephalic dopaminergic neurons has been implicated in the appearance of pathological behaviors such as psychosis and drug abuse. Several observations suggest that glucocorticoids might contribute to such an increase in dopaminergic activity. The present experiments therefore analyzed the effects of corticosterone, the major glucocorticoid in the rat, both on dopamine release in the nucleus accumbens of freely moving animals by means of microdialysis, and on locomotor activity, a behavior dependent on accumbens dopamine. Given that glucocorticoids have certain state-dependent neuronal effects, their action on dopamine was studied in situations differing in dopaminergic tonus, including during the light and dark phases of the circadian cycle, during eating, and in groups of animals differing in their locomotor reactivity to novelty. Dopaminergic activity is increased in the dark period, further increased during food-intake, and is higher in rats defined as high responders to novelty than in low responders. Corticosterone, peripherally administered in a dose that approximates stress-induced plasma concentrations, increased extracellular concentrations of dopamine, and this increase was augmented in the dark phase, during eating, and in high responder rats. Corticosterone had little or no effects in the light phase and in low responder rats. Corticosterone also stimulated locomotor activity, an effect that paralleled the release of dopamine and was abolished by neurochemical (6-hydroxydopamine) depletion of accumbens dopamine. In conclusion, glucocorticoids have state-dependent stimulant effects on mesencephalic dopaminergic transmission, and an interaction between these two factors might be involved in the appearance of behavioral disturbances.

The Intrahippocampal Infusion Of Crotamine From Crotalus Durissus Terrificus Venom Enhances Memory Persistence In Rats.

Previous research has shown that crotamine, a toxin isolated from the venom of Crotalus durissus terrificus, induces the release of acetylcholine and dopamine in the central nervous system of rats. Particularly, these neurotransmitters are important modulators of memory processes. Therefore, in this study we investigated the effects of crotamine infusion on persistence of memory in rats. We verified that the intrahippocampal infusion of crotamine (1 μg/μl; 1 μl/side) improved the persistence of object recognition and aversive memory. By other side, the intrahippocampal infusion of the toxin did not alter locomotor and exploratory activities, anxiety or pain threshold. These results demonstrate a future prospect of using crotamine as potential pharmacological tool to treat diseases involving memory impairment, although it is still necessary more researches to better elucidate the crotamine effects on hippocampus and memory.

Clinical Consequences Of Tityus Bahiensis And Tityus Serrulatus Scorpion Stings In The Region Of Campinas, Southeastern Brazil.

Scorpion stings account for most envenomations by venomous animals in Brazil. A retrospective study (1994-2011) of the clinical consequences of Tityus scorpion stings in 1327 patients treated at a university hospital in Campinas, southeastern Brazil, is reported. The clinical classification, based on outcome, was: dry sting (no envenoming), class I (only local manifestations), class II (systemic manifestations), class III (life-threatening manifestations, such as shock and/or cardiac failure requiring inotropic/vasopressor agents, and/or respiratory failure), and fatal. The median patient age was 27 years (interquartile interval = 15-42 years). Scorpions were brought for identification in 47.2% of cases (Tityus bahiensis 27.7%; Tityus serrulatus 19.5%). Sting severity was classified and each accounted for the following percentage of cases: dry stings - 3.4%, class I - 79.6%, class II - 15.1%, class III - 1.8% and fatal - 0.1%. Pain was the primary local manifestation (95.5%). Systemic manifestations such as vomiting, agitation, sweating, dyspnea, bradycardia, tachycardia, tachypnea, somnolence/lethargy, cutaneous paleness, hypothermia and hypotension were detected in class II or class III + fatal groups, but were significantly more frequent in the latter group. Class III and fatal cases occurred only in children <15 years old, with scorpions being identified in 13/25 cases (T. serrulatus, n = 12; T. bahiensis, n = 1). Laboratory blood abnormalities (hyperglycemia, hypokalemia, leukocytosis, elevations in serum total CK, CK-MB and troponin T, bicarbonate consumption and an increase in base deficit and blood lactate), electrocardiographic changes (ST segment) and echocardiographic alterations (ventricular ejected fraction <54%) were frequently detected in class III patients. Seventeen patients developed pulmonary edema, 16 had cardiac failure and seven had cardiogenic shock. These results indicate that most scorpion stings involved only local manifestations, mainly pain; the greatest severity was associated with stings by T. serrulatus and in children <15 years old.

Genetic Diversity Of Giardia Duodenalis: Multilocus Genotyping Reveals Zoonotic Potential Between Clinical And Environmental Sources In A Metropolitan Region Of Brazil.

Giardia duodenalis is a flagellate protozoan that parasitizes humans and several other mammals. Protozoan contamination has been regularly documented at important environmental sites, although most of these studies were performed at the species level. There is a lack of studies that correlate environmental contamination and clinical infections in the same region. The aim of this study is to evaluate the genetic diversity of a set of clinical and environmental samples and to use the obtained data to characterize the genetic profile of the distribution of G. duodenalis and the potential for zoonotic transmission in a metropolitan region of Brazil. The genetic assemblages and subtypes of G. duodenalis isolates obtained from hospitals, a veterinary clinic, a day-care center and important environmental sites were determined via multilocus sequence-based genotyping using three unlinked gene loci. Cysts of Giardia were detected at all of the environmental sites. Mixed assemblages were detected in 25% of the total samples, and an elevated number of haplotypes was identified. The main haplotypes were shared among the groups, and new subtypes were identified at all loci. Ten multilocus genotypes were identified: 7 for assemblage A and 3 for assemblage B. There is persistent G. duodenalis contamination at important environmental sites in the city. The identified mixed assemblages likely represent mixed infections, suggesting high endemicity of Giardia in these hosts. Most Giardia isolates obtained in this study displayed zoonotic potential. The high degree of genetic diversity in the isolates obtained from both clinical and environmental samples suggests that multiple sources of infection are likely responsible for the detected contamination events. The finding that many multilocus genotypes (MLGs) and haplotypes are shared by different groups suggests that these sources of infection may be related and indicates that there is a notable risk of human infection caused by Giardia in this region.

Triatominae Survey (hemiptera: Heteroptera: Reduviidae) In The South-central Region Of The State Of Bahia, Brazil Between 2008 And 2013.

Triatomine surveillance in rural areas, artificial ecotypes, and natural ecotopes of the cities of Caturama, Ibipitanga, Macaúbas, and Seabra in the south-central region of the Brazilian state of Bahia was carried out between 2008 and 2013. Natural infection by Trypanosoma cruzi was evaluated in the specimens collected to monitor vectors of Chagas disease. A total of 1,357 specimens were collected, and four species were identified: Triatoma sordida (83%), Triatoma lenti (16.4%), Triatoma pseudomaculata (0.5%), and Panstrongylus geniculatus (0.1%). Triatoma sordida was found in four cities, only 0.7% in intradomiciliary environments. Triatoma lenti was found only in Macaúbas; 8.5% were found in intradomiciliary environments, 88.3% in peridomiciliary environments, and 3.1% in sylvatic environments. Natural infection by T. cruzi was 0.5% for T. sordida and 3.1% T. lenti. All of these cases were found in peridomiciliary environments of Macaúbas. As the results show, triatomines were found in intradomiciliary environments in three cities that were surveyed in the south-central region of the state of Bahia. Thus, an epidemiologic survey should be performed to avoid the risk of transmission to the population.

The C-terminal Region Of The Human P23 Chaperone Modulates Its Structure And Function.

The p23 protein is a chaperone widely involved in protein homeostasis, well known as an Hsp90 co-chaperone since it also controls the Hsp90 chaperone cycle. Human p23 includes a β-sheet domain, responsible for interacting with Hsp90; and a charged C-terminal region whose function is not clear, but seems to be natively unfolded. p23 can undergo caspase-dependent proteolytic cleavage to form p19 (p231-142), which is involved in apoptosis, while p23 has anti-apoptotic activity. To better elucidate the function of the human p23 C-terminal region, we studied comparatively the full-length human p23 and three C-terminal truncation mutants: p23₁₋₁₁₇; p23₁₋₁₃₁ and p23₁₋₁₄₂. Our data indicate that p23 and p19 have distinct characteristics, whereas the other two truncations behave similarly, with some differences to p23 and p19. We found that part of the C-terminal region can fold in an α-helix conformation and slightly contributes to p23 thermal-stability, suggesting that the C-terminal interacts with the β-sheet domain. As a whole, our results suggest that the C-terminal region of p23 is critical for its structure-function relationship. A mechanism where the human p23 C-terminal region behaves as an activation/inhibition module for different p23 activities is proposed.

Analise comparativa das caracteristicas cinematicas da coluna durante a marcha e a corrida

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física