ED Sciences de la Vie et de la Santé
Caractérisation anatomo-fonctionnelle des projections neuronales de l'amygdale basolatérale et du cortex auditif à la queue du striatum
par Rodrigue ORTOLÉ (Institut des Maladies Neurodégénératives)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Auditorium du bâtiment Broca Centre Broca Nouvelle-Aquitaine – 146 rue Léo Saignat – CS 61292 33076 Bordeaux cedex
devant le jury composé de
- Catherine LE MOINE - Directrice de recherche - Université de Bordeaux - Examinateur
- Pierre VEINANTE - Professeur - Université de Strasbourg - Rapporteur
- Pauline BELUJON - Maître de conférences - Université de Poitiers - Rapporteur
- Emmanuel VALJENT - Directeur de recherche - Université de Montpellier - Examinateur
Le striatum, large structure sous-corticale des ganglions de la base, est connu pour son rôle essentiel dans le contrôle moteur, la prise de décision, les comportements basés sur le renforcement ainsi que l'intégration sensorielle et émotionnelle. Son organisation anatomo-fonctionnelle a été largement étudiée, se basant principalement sur des différences observées dans les axes dorso-ventral et medio-lateral. Cependant, le striatum s'étend largement dans l'axe rostro-caudal et sa partie la plus postérieure, dénommée queue du striatum (TS) reste à ce jour assez peu étudiée. Initialement, cette structure était appelée «striatum auditif» en raison de son innervation conséquente provenant du cortex auditif et de son rôle dans l'intégration d'informations auditives. La TS reçoit également de nombreuses afférences corticales et sous-corticales entre autres, notamment provenant de cortex sensoriels ainsi que de structures limbiques telles que l'amygdale basolatérale (BLA). De récents travaux ont également démontré que la TS constitue un domaine striatal fonctionnel unique jouant un rôle de potentiel centre intégrateur d'informations multisensorielles. Pour finir, la TS reçoit également une innervation dopaminergique décrite comme ayant pour unique origine la substantia nigra pars lateralis (SNL), fournissant une neuromodulation cruciale pour de nombreux comportements, incluant la gestion de la menace notamment. Pour comprendre l'organisation anatomo-fonctionelle de cette TS, nous avons exploré sa capacité à intégrer des informations multimodales. Nous nous sommes alors interrogés sur la façon dont cette structure combine les signaux du cortex auditif avec ceux d'une afférence limbique clé, la BLA, essentielle à l'encodage d'informations pertinentes lors des comportements de peur ou des états d'anxiété. De plus, cette voie BLA—TS a jusqu'alors été peu caractérisée, ainsi nous avons eu pour objectif de mieux comprendre l'organisation anatomo-fonctionnelle de ces deux voies d'intérêt et ce en regard de l'innervation dopaminergique de la TS. Pour ce faire, nous avons tout d'abord disséqué les voies provenant de la BLA et du cortex auditif (AUV) projetant à la TS via des approches de traçage rétrograde et antérograde. Nous avons pu montrer que la TS reçoit des afférences des deux amygdales avec une majorité provenant du côté ipsilatéral mais pas exclusivement. Concernant l'AUV, une vaste majorité de l'innervation à la TS provient du côté ipsilatéral également. Nous avons aussi mis en évidence les schémas de projections de ces voies. Les neurones de la BLA ciblent principalement la partie dorsale et ventrolatérale de la TS, des zones riches en tyrosine hydroxylase (TH). En revanche, les neurones de l'AUV ciblent plutôt la partie ventrale de la TS. De plus, la voie BLA—TS n'innerve pas les interneurones PV, contrairement à la voie AUV—TS. En ce qui concerne l'innervation dopaminergique, nos résultats révèlent une origine multiple, avec une majorité d'afférences provenant de la SNc, tandis que le reste provient de la SNL et de la VTA en proportions similaires. Ces résultats ont été confirmé par une approche lésionnelle sélective des neurones dopaminergiques. Pour finir, en usant de la photométrie de fibre nous avons pu apporter une preuve fonctionnelle de la connectivité de ces voies via des stimulations électriques. Nous avons enregistré des réponses robustes dans la TS suite à la stimulation de la BLA et de l'AUV. Enfin, nous avons pu comparer les réponses évoquées par les deux afférences ainsi que par la BLA ipsilatérale versus controlatérale. De manière générale, cette étude nous a permis de mieux caractériser les afférences de l'AUV, la BLA ainsi que l'origine multiple de l'innervation dopaminergique à la TS, sur le plan anatomique. Enfin, sur le plan fonctionnel, cela a permis de comparer les réponses évoquées par la stimulation de ces voies d'intérêt glutamatergiques innervant la TS.
Etude des effets thérapeutiques de la protéine X du virus Borna chez la souris SOD1G93
par Jeflie TOURNEZY (Neurocentre Magendie)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle du conseil Neurocentre Magendie 146 Rue Léo Saignat 33000 Bordeaux
devant le jury composé de
- Stéphanie CHEVALLIER - Maîtresse de conférences - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Cédric RAOUL - Directeur de recherche - IMN Institut des Neurosciences de Montpellier - Rapporteur
- Richard ROBITAILLE - Directeur de recherche - Université de Montréal, Département de neurosciences - Rapporteur
- Sandrine DA CRUZ - Directrice de recherche - Leuven Brain Institute, Leuven Center for Brain & Disease Research, Research Group Molecular Neurobiology - Examinateur
- Sandrine BERTRAND - Directrice de recherche - INCIA - Examinateur
- Cyril GOIZET - Professeur des universités - praticien hospitalier - CHU Pellegrin ou Incia - Examinateur
Aujourd'hui, la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) reste une maladie incurable pour laquelle les essais thérapeutiques sont peu fructueux. Il est donc primordial de proposer de nouvelles approches thérapeutiques qui freineraient la progression de la maladie et prolongeraient la survie des patients. Parmi les caractéristiques physiopathologiques décrites, les dysfonctionnements mitochondriaux sont l'un des événements les plus précoces et pourraient être à l'origine de la perte progressive des motoneurones. La restauration des fonctions mitochondriales pourrait donc constituer un domaine thérapeutique d'intérêt pour développer de nouvelles thérapies contre cette maladie. Dans cette optique, nous nous sommes intéressés à la protéine X du virus Borna (BDV pour Borna Disease Virus). Lorsqu'elle cible les mitochondries, la protéine X inhibe l'apoptose des neurones et les protège de la dégénérescence dans un modèle animal de la maladie de Parkinson (Szelechowski et al., 2014). Cette action neuroprotectrice de la protéine X réside dans ses 29 derniers acides aminés carboxy-terminaux qui constituent le peptide PX3. Par ailleurs, une modification permettant d'augmenter la localisation mitochondriale de la protéine X (protéine XA4) a montré des effets neuroprotecteurs améliorés in vitro. L'objectif de cette thèse était de proposer une nouvelle approche thérapeutique préclinique, consistant à protéger les motoneurones par l'utilisation des propriétés neuroprotectrices de la protéine X du Bornavirus. Dans un premier temps, nous avons testé les effets neuroprotecteurs de la protéine X et de son peptide dérivé PX3 dans un modèle bien caractérisé de la SLA, la souris SOD1G93A. L'administration de PX3 par voie intra nasale et de X par voie intramusculaire via un vecteur viral (CAV2-X) a permis de freiner la progression de la maladie et d'augmenter la survie des motoneurones lombaires. Cependant, ce traitement n'a pas permis d'augmenter l'espérance de vie des souris. Dans un deuxième temps, nous avons utilisé les virus adéno-associés (AAV pour Adeno-Associated Virus) comme outils de transfert de gènes. Plus particulièrement nous avons utilisé l'AAV de sérotype 10 (AAV10) afin d'administrer le gène codant la protéine X (AAV10-X) ou sa forme modifiée, la protéine XA4 (AAV10-XA4) chez des souris SOD1G93A. Nous avons évalué les effets de ces traitements sur les capacités motrices, la durée de vie, la dénervation de la jonction neuromusculaire et la préservation des motoneurones lombaires et phréniques (motoneurones innervant le diaphragme). Nos résultats montrent que les protéines X et XA4 ont permis de ralentir la dégénérescence des motoneurones lombaires. Par ailleurs, alors que la protéine X retardait l'apparition des déficits moteurs, la protéine XA4, elle, allongeait l'espérance de vie des animaux. Le maintien des capacités motrices chez les souris traitées avec la protéine X était associé à une meilleure préservation de la jonction neuromusculaire comparativement aux souris SOD1G93A non traitées. De plus, l'administration des protéines X et XA4 chez les souris SOD1G93A bloque la dégénérescence des motoneurones phréniques, permettant de revenir à des valeurs similaires au groupe wild type. Bien que des recherches plus approfondies soient nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l'effet de ces protéines, nos travaux démontrent leurs effets thérapeutiques certains, à la fois sur l'allongement de l'espérance de vie des animaux, sur la préservation de la jonction neuromusculaire et sur la limitation de la dégénérescence des motoneurones spinaux. Ces études ouvrent une nouvelle piste thérapeutique contre la SLA.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Exploration de l'espace architectural à l'aide de la synthèse de haut-niveau : application au traitement radar
par Hugues ALMORIN (Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système)
Cette soutenance a lieu à 10h15 - Amphi J-P. Dom IMS Bordeaux, Bâtiment A31 351 Cours de la libération 33405 Talence Cedex, France
devant le jury composé de
- Christophe JEGO - Professeur des universités - ENSEIRB-MATMECA - Bordeaux INP, IMS UMR 5218 - Directeur de these
- Amor NAFKHA - Maître de conférences - Centrale Supelec, IETR UMR 6164 - Rapporteur
- Loïc LAGADEC - Professeur des universités - ENSTA Bretagne, Lab-STICC UMR 6285 - Rapporteur
- Dominique DALLET - Professeur des universités - ENSEIRB-MATMECA - Bordeaux INP, IMS UMR 5218 - Examinateur
- Bertrand LE GAL - Maître de conférences - ENSSAT - Université de Rennes, IRISA UMR 6074 - CoDirecteur de these
- Vincent KISSEL - Ingénieur - ARELIS - Groupe LGM - Examinateur
Depuis leur développement au début du 20ième siècle, les systèmes radars ne cessent d'évoluer. Ils occupent désormais une place importante dans des domaines de pointe tels que les radars de contrôle de circulation aérienne (ATC) ou les radars d'assistance à la conduite automobile (ADAS). En fait, ils sont devenus indispensables dans de nombreux domaines comme l'aéronautique, le spatial, l'automobile et le maritime. Les nouvelles générations de radar doivent être en mesure d'améliorer les performances applicatives, de minimiser les coûts et de réduire la durée des cycles de développement afin de proposer des systèmes électroniques toujours plus compétitifs. À l'origine entièrement analogiques, ces systèmes contiennent dorénavant de plus en plus de fonctions numériques, notamment au niveau du traitement de signal. La description au niveau transfert de registre (RTL) d'accélérateur matériel implémentant les fonctions numériques nécessaires à la réalisation de chaînes de traitement radar sur FPGA est une étape qui représente une grande partie du coût de développement d'un circuit électronique. C'est la raison pour laquelle les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse visent à évaluer la pertinence de l'utilisation d'outils de synthèse haut niveau (HLS) dans le cadre du développement de chaînes de traitement de signal de systèmes radars. Une première contribution faite dans le cadre de ces travaux de thèse est la proposition d'un modèle générique d'une opération de transformation de Fourier rapide (FFT). Les paramètres génériques du modèle permettent, à l'aide d'un outil HLS, la synthèse d'un grand nombre d'architectures matérielles ayant un niveau de parallélisme plus ou moins important selon la stratégie retenue. Les performances selon la précision du traitement numérique effectué sont également ajustables afin de choisir finement les formats des vecteurs de données dans le modèle architectural. Une seconde contribution porte sur le développement d'un modèle générique de chaîne de traitement de signal radar. Ce modèle permet par ailleurs l'optimisation des performances des architectures qui en sont issues en appliquant des stratégies de parallélisation à différents niveaux. Dans le but d'en évaluer la pertinence, les architectures issues du modèle sont comparées à l'implémentation matérielle d'une chaîne décrite au niveau RTL utilisée dans un des produits de la société ARELIS, ainsi qu'à d'autres chaînes ciblant des processeurs de type CPU et de type GPU. Les résultats obtenus lors de nos travaux illustrent la capacité des outils HLS à produire des architectures d'accélérateur matériel fiables. De plus, ces dernières ont des performances proches de celles des architectures décrites au niveau RTL. Ainsi, une approche de conception à un haut niveau d'abstraction facilite l'exploration de l'espace des solutions architecturales et la validation des architectures matérielles produites.
Mise en forme de la lumière par interaction spin-orbite optique
par Vagharshak HAKOBYAN (Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphi Darwin Université de Bordeaux - Campus de Talence, 351 Cours de la Libération, Bâtiment Licence A22, 33400, Talence, France
devant le jury composé de
- Thierry GROSJEAN - Directeur de recherche - FEMTO-ST Institute - Rapporteur
- Marc GUILLON - Maître de conférences - University Paris Cité - Rapporteur
- Miguel ALONSO - Professeur - Aix Marseille Université - Examinateur
- Yann MAIRESSE - Directeur de recherche - Université de Bordeaux - Examinateur
- Etienne BRASSELET - Professeure des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
L'interaction spin-orbite pour la lumière permet le couplage entre les degrés de liberté associés à l'état de polarisation de la lumière et ceux associés à l'espace. Ce couplage est particulièrement important dans les milieux qui sont à la fois inhomogènes et anisotropes. Dans ce travail, nous exploitons la mise en forme des propriétés de biréfringence artificielle ou naturelles de matériaux optiques tels que la silice, le nitrure de silicium, le silicium ou les cristaux liquides pour façonner différentes propriétés d'un faisceau lumineux. En particulier, nous démontrons la réalisation d'éléments optiques originaux permettant la transformation d'un faisceau gaussien en un faisceau de Laguerre-Gauss. En exploitant la superposition de tels modes générés par le couplage spin-orbite optique, nous montrons qu'il est possible de façonner des textures de polarisation de type skyrmion. Enfin, en tirant parti de la dépendance en longueur d'onde du niveau d'interaction spin-orbite, des dispositifs électro-optiques à base de cristaux liquides sont proposés pour moduler spectralement la topologie de la distribution de phase spatiale du champ lumineux, ce qui ouvre un champ d'applications dans la mise en forme d'impulsions optiques ultra-brèves.
DÉCHIFFRER LES PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DU SQUELETTE PÉRIODIQUE DE LA MEMBRANE DANS LES NEURONES À L'AIDE DE LA MICROSCOPIE À SUPER-RÉSOLUTION
par Xuesi ZHOU (Laboratoire Photonique, Numérique & Nanosciences)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - L'auditorium du centre Broca Interdisciplinary Institute for Neuroscience CNRS UMR5297, 146 rue Leo Saignat 33077 Bordeaux France
devant le jury composé de
- Brahim LOUNIS - Professeur - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Christophe LETERRIER - Directeur de recherche - INP, UMR 7051 - Rapporteur
- Nils GAUTHIER - Docteur - IFOM - Examinateur
- Marina MIKHAYLOVA - Professor - Humboldt Universität zu Berlin - Rapporteur
- Francesca PENNACCHIETTI - Docteure - KTH Royal Institute of Technology - Examinateur
- Grégory GIANNONE - Directeur de recherche - IINS - CoDirecteur de these
- Pierre NASSOY - Directeur de recherche - LP2N - Examinateur
La mécanotransduction est la détection des forces mécaniques par les cellules et leur conversion en signaux biochimiques. Les événements de mécanotransduction sont essentiels à la régulation des fonctions neuronales au cours des processus physiologiques, tels que le développement et la transmission synaptique, et des événements physiopathologiques, notamment les lésions cérébrales traumatiques et la neurodégénérescence, ou au cours du vieillissement. Les axones subissent des forces lors de la flexion des membres, mais aussi lors des interactions avec les post-synapses et la neuroglie dans le cerveau. Le squelette périodique membranaire d'actine-spectrine (MPS) des axones, révélé par super-résolution avec une période d'environ 190 nm, pourrait jouer un rôle crucial dans la mécanodétection des neurones. Les tétramères de αβ-spectrine à l'intérieur du MPS peuvent théoriquement s'étendre sous l'effet de la force. La MPS est également composée de protéines d'adhésion, de liaison à l'actine et de signalisation (telles que Src, CB1), dont certaines ont été identifiées comme des mécanosenseurs de cellules non neuronales. Mon doctorat vise à découvrir si la MPS dans les axones est une structure mécanosensible en étudiant la réponse mécanique et les réorganisations de ses composants au niveau moléculaire. Nous avons récemment mis au point le seul dispositif d'étirement des cellules compatible avec la microscopie à super-résolution, qui permet de capturer la réponse mécanique aiguë de protéines individuelles à l'intérieur de structures mécanosensibles. Nous avons d'abord adapté le dispositif d'étirement aux neurones pour obtenir des images de la MPS par super-résolution et quantifier ses déformations et réorganisations moléculaires après l'étirement. Nous avons ensuite appliqué un étirement de 30 % aux axones à différentes vitesses (0,1 s, 1 s, 100 s). Un étirement rapide (0,1s, 1s) a induit une augmentation de la période de la spectrine et de la déformation plastique irréversible du MPS (0,1s) ou de la déformation élastique réversible du MPS (1s), tandis qu'un étirement lent (100s) n'a pas modifié la période de la spectrine. Ainsi, la MPS est une structure mécanosensible résiliente, mais des déformations rapides extrêmes perturbent son organisation moléculaire. Nous avons également révélé la dissociation mécanodépendante de l'adducine (protéine de coiffe de l'actine), démontrant une réorganisation moléculaire active de la MPS. Nous sommes convaincus que nous pourrons obtenir tous les résultats nécessaires pour démontrer pour la première fois que la MPS est une structure mécanosensible qui répond à la force par la réorganisation de la spectrine et des protéines de liaison à l'actine. En collaboration avec le groupe de Christophe Lamaze à l'Institut Curie (Paris, France), nous avons adapté notre stratégie pour évaluer l'impact de l'étirement mécanique dans la réorganisation à l'échelle nanométrique de la cavéoline dans les cellules endothéliales, en utilisant la super-résolution.
ED Sociétés, Politique, Santé Publique
Exposition aux endotoxines de type lipopolysaccharide et vieillissement rétinien
par Petra FANG (Bordeaux Population Health Research Center)
Cette soutenance a lieu à 15h00 - Amphithéâtre Louis Université de Bordeaux ISPED Campus Carreire 146 rue Léo Saignat 33076 Bordeaux cedex
devant le jury composé de
- Cécile DELCOURT - Directrice de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Catherine CREUZOT-GARCHER - Professeure des universités - praticienne hospitalière - CHU Dijon - Rapporteur
- Jean-François KOROBELNIK - Professeur des universités - praticien hospitalier - CHU de Bordeaux - Examinateur
- Alexander SCHUSTER - Professeur des universités - praticien hospitalier - University Medical Center Mainz - Rapporteur
Les maladies oculaires liées à l'âge, en particulier la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et le glaucome, sont les principales causes de cécité chez les personnes âgées dans les pays développés. Toutefois, les mécanismes pathologiques sous-jacents de ces maladies multifactorielles ne sont pas encore entièrement compris. Les progrès de la segmentation automatisée des examens en tomographie par cohérence optique (OCT) ont permis de surveiller avec précision les modifications de la structure laminaire de la rétine et du nerf optique in vivo, avec une résolution axiale de 5 µm. Récemment, un rôle potentiel de l'altération du microbiote intestinal dans les maladies oculaires liées à l'âge a été suggéré. Ces altérations du microbiote intestinal peuvent entraîner des concentrations sanguines élevées de pathogènes, d'antigènes et de molécules pro-inflammatoires, y compris les endotoxines de type lipopolysaccharide (LPS). L'objectif de cette thèse était d'étudier les associations potentielles de l'exposition aux endotoxines de type LPS avec les maladies rétiniennes liées à l'âge et les changements morphologiques de la rétine dans la cohorte Aliénor, une cohorte de personnes âgées françaises de la population générale, phénotypées de manière approfondie sur le plan ophtalmologique. Dans le cadre de cette thèse, nous avons rapporté une association significative des acides gras 3-hydroxylés estérifiés (AG 3-OH) plasmatiques, un proxy de l'exposition à l'endotoxine de type LPS, avec la DMLA précoce dans la cohorte Aliénor. Ceci suggère que l'exposition pro-inflammatoire à long terme aux LPS est impliquée dans les processus physiopathologiques précoces de la DMLA. En outre, nous avons observé une association significative entre les AG 3-OH plasmatiques et l'amincissement de la couche de fibres nerveuses rétiniennes péri-papillaires, ce qui indique une implication des LPS dans la neurodégénérescence du nerf optique. Enfin, en utilisant des données longitudinales sur l'épaisseur des couches maculaires, nous avons également pu montrer que les AG 3-OH plasmatiques étaient associés à un amincissement des couches maculaires internes et totales sur un suivi de 12 ans dans l'étude Aliénor. Une autre analyse approfondie de ces données morphologiques longitudinales a révélé que le complexe épithélium pigmentaire rétinien - membrane de Bruch était associé à la DMLA incidente ainsi qu'à la susceptibilité génétique à la DMLA. Dans l'ensemble, ces observations soulignent l'impact potentiel des LPS et, plus généralement, du microbiote humain sur la santé de la rétine.