Dissertations / Theses on the topic 'Imagerie en biologie – Expérimentation animale'

Les lésions d’athérosclérose sont une des causes majeurs du développement de pathologies cardiovasculaires. Cette pathologie chronique à l’origine inflammatoire est caractérisée par des mécanismes moléculaires et cellulaires complexes. L’activité de minéralisation retrouvée au sein des lésions est un critère clé de l’avancée de la maladie. A l’aide d’un modèle murin d’athérosclérose accélérée et de travaux d’optimisation technique, nous avons exploré la faisabilité de l’exploitation de l’imagerie par tomographie à émission de positons au fluorure de sodium associée à l’imagerie à résonance magnétique de la pathologie dans un modèle murin d’athérosclérose accélérée. Dans ce travail nous avons mis en évidence une activité de minéralisation précoce et soutenue associée à un statut inflammatoire plus avancé chez les animaux insuffisants rénaux. Ajouté à cela, nous avons mis en place un nouveau modèle murin de rétrécissement aortique calcifié par irradiation localisée
Atherosclerosis lesions are a leading cause of cardiovascular events. Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease including complex molecular and cellular mechanisms. Mineralization process within the atherosclerosis lesions is a key feature of the disease development. Using a mouse model of accelerated atherosclerosis and imaging optimisation study, we showed the feasability of sodium fluoride positron emission tomography combined to magnetic resonance imaging to assess molecular activity in a mouse model of accelerated atherosclerosis. We showed that uremic animals had an early and sustained mineralization activity associated to an advanced inflammatory state. Furthermore, we developped a new mouse model of calcified aortic stenosis using targeted radiation exposure

La microscopie multiphotonique est devenue un outil essentiel pour étudier l'activité fonctionnelle de la souris mais son application à des animaux plus grands se heurte à plusieurs obstacles. Il serait particulièrement avantageux de pouvoir l'appliquer aux macaques, car ils représentent un modèle animal de choix pour comprendre les mécanismes neuronaux des fonctions cognitives de haut niveau, telles que l'attention, la mémoire et la conscience. L'un des principaux facteurs limitant à l'imagerie chez les grands animaux est la dure-mère. Cette couche de tissu épaisse et opaque protège le cerveau, mais elle est si épaisse chez les grands animaux qu'elle entrave l'imagerie. Elle est donc couramment enlevée mais cela conduit à une préparation hautement invasive et instable. L'objectif principal de ce travail est d'étudier la possibilité d'enregistrer l'activité fonctionnelle du cortex du macaque rhésus à travers la dure-mère naturelle.Une installation de microscopie multiphotonique a été conçue avec des chemins optiques de microscopie à deux et trois photons pour pouvoir faire des enregistrements sur des primates non humains vigiles. La fréquence de répétition du laser est de 2MHz, ce qui permet une profondeur d'imagerie maximale à l'intérieur du cortex de 520µm à 960nm et 715µm à 1300nm en la présence d'une dure-mère de 120µm d'épaisseur à la surface. Le champ de vision est de 620x630µm² avec une fréquence d'acquisition de 7,8Hz en utilisant un balayage unidirectionnel. En plus de cette installation, des implants chirurgicaux ont été développés pour une imagerie stable sur le long-terme de sujets vigiles.En utilisant une étude ex vivo de la dure-mère d'un macaque rhésus, les aberrations optiques induites par celle-ci ont été étudiées en mesurant la diminution de la résolution spatiale du microscope pour une épaisseur variable de dure-mère. Ceci révèle qu'elle n'a pas d'impact significatif sur la résolution pour une épaisseur allant jusqu'à 150µm à 1300nm. La longueur d'atténuation effective de la dure-mère naturelle est estimée à 56.5±10.1µm à 960nm et 80.7±5.3µm à 1300nm. Ces valeurs sont utilisées pour modéliser la profondeur maximale d'imagerie en fonction de la fréquence de répétition du laser et de l'épaisseur de la dure-mère.Ce modèle est ajusté et validé à l'aide de données in vivo provenant de deux primates non humains. La longueur d'atténuation effective de la dure-mère naturelle et d'une repousse de tissu après une durectomie (appelée "néomembrane") sont étudiées. Des enregistrements fonctionnels ont été réalisés chez la souris et prétraités avec Suite2P. Les paramètres d'injection virale ont été testés chez trois macaques et nous avons enregistré l'activité structurelle et fonctionnelle de neurones pour l'un d'eux au moment de l'étude.Enfin, la comparaison entre l'utilisation de la microscopie à deux ou trois photons pour l'étude du primate non humain est discutée.En conclusion, nous avons mis en place et optimisé un microscope multiphotonique pour l'imagerie vigile et à long-terme du cortex de primates non-humains et montré qu'il était possible d'enregistrer le cortex jusqu'à plus de 700µm de profondeur (ce qui correspond aux couches L2/L3) tout en gardant la dure-mère naturelle en place
Multi-photon microscopy has become a standard technique to study the structural and functional activity in mice but it faces obstacles to be applied in larger animals. It would be particularly advantageous to be able to apply it to macaque monkeys, as they are the animal model of choice to understand the neural mechanisms of high-level cognitive functions such as selective attention, working memory and consciousness. One of the main limiting factors for imaging in larger animals is the dura mater. This tough and opaque layer of tissue protects the brain but is so thick in larger animals that it obstructs imaging. It is therefore commonly removed but this leads to a highly invasive and unstable preparation. The main aim of the current work is to investigate the possibility to record functional activity from the cortex of the rhesus macaque monkey through the natural dura.A multi-photon microscopy setup has been designed with a two-photon and a three-photon microscopy optical paths to record from awake macaque monkeys. The repetition rate of the laser is 2MHz which allows a maximum imaging depth inside the cortex of 520µm at 960nm and 715µm at 1300nm with an additional 120µm-thick layer of dura mater at the surface. Resonance-galvo scanning is used to allow a maximal frame rate of 15.6Hz at a field of view of 620x630µm². In addition to the setup, surgical implants have been developed for long-term and awake imaging.Using an ex vivo study of dura mater from a macaque monkey, the induced optical aberrations are studied by measuring the decrease in spatial resolution of the setup for a varying thickness of dura mater. This reveals that it has no significant impact on the spatial resolution for a thickness up to 150µm at 1300nm. The effective attenuation length of the dura mater is estimated to be 56.5±10.1µm at 960nm and 80.7±5.3µm at 1300nm. These measurements are used to model the maximum imaging depth that can be reached according to the repetition rate of the laser and the thickness of the dura.This model is adjusted and validated using in vivo data from two non-human primates. The effective attenuation length of the natural dura mater and of a regrowth of tissue following a durectomy (called a 'neomembrane') are investigated. Functional recordings have been performed in mice and preprocessed using Suite2P. Viral injection parameters have been tested in three macaque monkeys and we have so far recorded the in vivo structural and functional activity of neurons in one. Finally, the comparison between the use of two- and three-photon microscopy to study non-human primates is discussed. In conclusion, we have set up and optimized a multi-photon microscope for long-term awake imaging of the cortex of non-human primates and shown that it was possible to record down to over 700µm into the cortex (which corresponds to the layers L2/L3) while imaging through the natural dura mater or a neomembrane

Le cancer est devenu aujourd’hui une priorité nationale de Santé Publique. Malgré des avancées incontestables dans le diagnostic et le traitement de cette affection depuis quelques années, il persiste des difficultés à traiter certains patients, en particulier quand la maladie se propage à distance par métastases ou lorsque apparaissent des cellules résistantes au traitement. Ces situations cliniques représentent un véritable défi pour la Médecine clinique et fondamentale. Pour proposer des solutions, la Recherche doit disposer d’outils performants. Et c’est dans cette optique, que l’utilisation de modèles expérimentaux d’origine animale devrait occuper une place de plus en plus importante dans la stratégie de développement de nouveaux traitements. Pour étudier l’impact de nouvelles molécules à tester, le suivi traditionnel de ces animaux s’effectue par surveillance des groupes témoins et des groupes traités à l’aide de moyens éprouvés que sont la mesure du poids, le volume de la tumeur et la survie des individus. Ces moyens cliniques simples ne sont pas toujours assez précis et sont parfois limités pour juger de l’évolution de la maladie, pour détecter la survenue de métastases ou pour objectiver rapidement un effet thérapeutique. La preuve de la dissémination de la maladie, objectivée par l’analyse macroscopique et microscopique des organes cibles, impose le sacrifice des animaux. Pour diminuer le nombre d’animaux à sacrifier, et surtout pour se rapprocher des pratiques médicales et des situations cliniques, il était intéressant, de tester et d’optimiser des techniques non invasives, de suivi d’individus témoins ou traités. Dans cette problématique, nous avons voulu tester en oncologie expérimentale, la scintigraphie au 18FDG à l’aide d’une caméra TEDC, utilisée en clinique humaine. Les différents paramètres influençant les acquisitions cintigraphiques devaient être adaptés et optimisés pour l’expérimentation animale. Ces données dépendant à la fois du domaine de la physique et du domaine de la pharmacocinétique, nous avons testé la variation des différents paramètres par des expérimentations (a) sur fantôme et (b) sur différents modèles animaux. Puis nous avons étudié in vivo, l’imagerie tumorale par TEDC de quatre modèles de tumeurs greffées sur le rat : l’ostéosarcome, le chondrosarcome de Swarn, le mélanome et le cancer du sein. Les différents aspects techniques de l’imagerie 18FDG en TEDC et ses limites physiques ont été évalués expérimentalement. Les différentes conditions d’examen (comprenant l’activité du radiotraceur à injecter et le temps d’attente entre l’injection et l’acquisition des images) ont été étudiées et optimisées. Les données d’optimisation de l’imagerie tumorale TEDC au 18FDG in vivo ont été confirmées par les résultats des expérimentations in vitro de captation cellulaire du 18FDG par les mêmes cellules tumorales en culture. Après avoir validé et optimisé l’outil d’imagerie, nous avons cherché à l’utiliser dans le domaine de l’oncologie expérimentale sur les modèles animaux de tumeurs greffées. Des variations rapides du métabolisme tumoral provoquées par le rejet de greffe tumorale de mélanome ont été clairement démontrées par l’imagerie au 18FDG par TEDC. Nous avons montré l’impact de cette méthode d’imagerie fonctionnelle dans 4 domaines particuliers : (a) le bilan initial, (b) la détection de métastases, (c) comme facteur pronostique et (d) dans le suivi thérapeutique. La supériorité de la scintigraphie au FDG par rapport à la surveillance clinique traditionnelle a été démontrée sur un suivi de modèle animal d’ostéosarcome du rat. L’imagerie au FDG à l’aide d’une caméra TEDC représente un moyen performant d’imagerie fonctionnelle bien adapté à l’étude et de suivi in vivo de modèle de tumeur greffée sur le rat.

L'imagerie préclinique in vivo des petits animaux offre une approche unique d'étude des phénomènes physiopathologiques. Ce travail de thèse étudie le rôle que pourrait jouer l'IRM à bas champ 0,1T en imagerie préclinique compte tenu de ses caractéristiques économiques et techniques. Après avoir présenté les spécificités de l'imagerie préclinique, les choix techniques mis en oeuvre afin de réaliser de l'IRM à 0,1T in vivo du petit animal sont détaillés. Ces développements ont permis l'obtention de données quantitatives à 0,1T dans des applications variées d'IRM : anatomique (suivi longitudinal d'une croissance tumorale), fonctionnelle (dynamique cardiaque synchronisée) et avec gradients de sensibilisation au mouvement (ERM). Dans un contexte multimodal, la complémentarité des techniques d'imagerie est abordée à travers d'une part la conception simple et originale d'une modalité duale TEMP/IRM à bas champ, et d'autre part l'utilisation du CT pour mener certaines études de tissus mous
In vivo preclinical imaging in small animals offers a unique insight in physiopathological processes. This PhD thesis is a study of the role that 0. 1T low field MRI could play in preclinical imaging considering its economical and technical characteristics. The specificities of preclinical imaging are first presented, then the technical adaptations developed for in vivo small animal imaging using 0. 1T MRI are detailed. These technical choices allow to obtain quantitative results using 0. 1T MRI in various in vivo imaging studies: anatomical (longitudinal follow-up of tumor growth), functional (triggered cardiac dynamic) and motion-sensitizing gradients (MRE). In a multimodal context, the complementarity of imaging techniques is shown through the simple and original conception of a dual SPECT/low field MRI modality, and the use of microCT in some specific soft tissues studies

La fonte musculaire observée dans de nombreuses situations physiopathologiques (vieillissement, cancers, SIDA, etc) peut, à long terme, réduire l'efficacité du système immunitaire et des traitements mis en place, augmentant ainsi les taux de morbidité et de mortalité. L'affaiblissement des individus engendré peut conduire à l'alitement, ce qui constitue un facteur aggravant de l'atrophie musculaire. Les processus protéolytiques et apoptotiques jouent un rôle important dans l'établissement de la fonte musculaire. Par contre, leur rôle pendant les phases de récupération n'a pas été clairement défini. L'objectif de ma thèse était de mieux caractériser ces mécanismes pendant la perte et la récupération de protéines musculaires suite à une immobilisation. Des rats adultes ont donc été soumis à une immobilisation unilatérale de la patte arrière par plâtrage pendant 8 jours et placés en récupération jusqu'à 40 jours. La patte contra latérale a servi de témoin dans l'ensemble des expérimentations menées. Nous avons montré que l'apoptose mitochondriale dépendante des caspases est activée conjointement à la protéolyse ubiquitine(ub)-protéasome-dépendante pendant l'atrophie musculaire consécutive à l'immobilisation par plâtrage chez le rat. Ces 2 processus sont ensuite séquentiellement normalisés pendant la récupération musculaire. En effet, la protéolyse ub-protéasome-dépendante se normalise quand l'atrophie musculaire se stabilise alors que l'apoptose mitochondriale est réprimée puis normalisée pendant l'accrétion musculaire. Enfin, l'administration quotidienne de curcumin (doté de propriétés anti-oxydantes et anti-inflammatoires) a permis d'anticiper la récupération musculaire en accélérant la normalisation de ces 2 processus. En conclusion, mon travail de thèse a donc permis de démontrer l'importance de l'apoptose mitochondriale dépendante des caspases dans l'établissement de l'atrophie musculaire dans le modèle d'immobilisation par plâtrage. Il a également montré que la protéolyse ub-protéasome-dépendante et l'apoptose mitochondriale sont régulées selon des cinétiques différentes pendant la récupération musculaire. Enfin, mes travaux sur les effets bénéfiques du curcumin indiquent que des stratégies nutritionnelles adaptées aux différentes phases de récupération musculaire sont envisageables afin de favoriser l'accrétion musculaire
Uncontrolled and sustained muscle wasting observed in various catabolic situations (e. G. Aging, cancers, AIDS) may reduce the response to therapies and the efficiency of immune system, thus increasing morbidity and mortality. The subsequent weakness impairs human movement and ultimately can lead bed-rest, which is a worsening factor of muscle atrophy. Proteolytic and apoptotic pathways play a crucial role in the establishment of muscle atrophy. However, their respective role during recovery periods is not clearly defined. The purpose of my Ph. D. Thesis was to better characterize these mechanisms during muscle loss and the recovery following immobilization. Adult rats were subjected to unilateral hindlimb casting for 8 days and allowed to recover up to 40 days. The controlateral leg served as control in all experiments. We showed that the mitochondria-associated apoptotic pathway was up-regulated concomitantly to the ubiquitin(ub)-proteasome-dependent system during immobilization induced-muscle atrophy. We also demonstrate that these pathways are sequentially normalized during skeletal muscle recovery. Indeed, ub-proteasome-dependent proteolysis is normalized when muscle atrophy stabilized whereas the mitochondria-associated apoptotic pathway is later sequentially down-regulated and normalized when muscle mass increased. Finally, the daily administration of curcumin, which exhibit anti-oxydant and anti-inflammatory properties, speeded up muscle mass recovery by furthering the normalization of these two processes. In conclusion, my Ph. D. Thesis work demonstrated the crucial role of the mitochondria-associated apoptotic pathway during the casting induced-muscle atrophy. It further demonstrated that the ub-proteasome-dependent proteolytic and the mitochondria-associated apoptotic pathways are regulated according to different kinetics during muscle recovery. Finally, the study of the beneficial effects of curcumin indicated that nutritional strategies adapted to different stages of muscle recovery are conceivable to improve muscle mass accretion

Le diabète de type 2 connait une croissance épidémique partout dans le monde et cette pathologie métabolique est associée à une augmentation de la morbi-mortalité cardiovasculaire. L’hyperglycémie chronique favorise le développement de la maladie athéromateuse, notamment coronarienne, mais également une atteinte directe du myocarde (cardiomyopathie diabétique). Les mécanismes impliqués dans les effets délétères du diabète sur le cœur ne sont pas encore parfaitement élucidés. A l’aide d’un modèle expérimental de diabète induit par la streptozotocine, nous avons exploré l’impact du diabète, et plus spécialement de la variabilité glycémique, sur les lésions d’ischémie-reperfusion ainsi que l’impact précoce du diabète sur la survenue de la cardiomyopathie diabétique. Grâce à un modèle murin de diabète lipo-atrophique, nous avons également étudié les mécanismes impliqués dans la cardiomyopathie diabétique et notamment les conséquences de la glucotoxicité. Parallèlement à ces travaux, une étude méthodologique a évaluée la reproductibilité de l’IRM cardiaque préclinique, principal outil d’exploration utilisé pour nos travaux
Type 2 diabetes is growing epidemic worldwide and this metabolic disease is associated with increased cardiovascular morbidity and mortality. Long term hyperglycemia is involved in the development of atherosclerosis, especially in coronary arteries, but diabetes also causes direct myocardial abnormalities (diabetic cardiomyopathy). The mechanisms involved in the deleterious effects of diabetes on the heart are not yet fully explained. Using a rodent models with streptozotocin-induced diabetes, we explored the impact of diabetes, especially glycemic variability, on ischemia-reperfusion injury and the early impact of diabetes on the occurrence of diabetic cardiomyopathy. In addition, using a mouse model of lipo-atrophic diabetes, we also studied the mechanisms involved in diabetic cardiomyopathy and in particular the consequences of glucotoxicity. Parallel to this work, a methodological study evaluated the reproducibility of cardiac MRI in rodents, the main exploration tool for our work

Les embryons d'ascidies se développent avec un lignage cellulaire stéréotypé et évolutionairement conservé pour produire en quelques heures ou jours un têtard comportant un petit nombre de cellules. De ce fait, ils fournissent un cadre intéressant pour décrire avec une résolution cellulaire le programme de développement d’un organisme complet. Pendant mon doctorat, j’ai développé une approche quantitative pour décrire l’évolution morphologique embryonnaire pendant le développement de Phallusia mammillata. J’ai ensuite utilisé cette approche pour systématiquement caractériser en détail les logiques des événements de spécifications de destin cellulaire.Pour caractériser quantitativement les comportements cellulaires pendant l’embryogenèse, nous avons utilisé de la microscopie à feuille de lumière multi-angles pour imager des embryons entiers à haute résolution spatio-temporelle. Les membranes plasmiques étaient marquées pour permettre l’identification des cellules. Pour extraire les informations biologiques de ce jeu de donnés, j’ai développé une nouvelle méthode pour segmenter les cellules en 4D, ASTEC. Une fois appliquée aux embryons de Phallusia mammillata imagés pendant 6 heures entre le stade 64 cellules et le début des stades bourgeon caudal, cette méthode a permis de récupérer la forme et de suivre 1030 cellules pendant 640 divisions. L’embryon digital 4D résultant peut être formalisé par un graphe dynamique, dans lequel les cellules sont représentées par des sommets reliés par des arrêtes représentant au sein d’un point de temps leur voisinage spatial, et entre différents points de temps leur lignage cellulaire.Basé sur cette représentation digitale et quantitative, nous avons systématiquement identifié les événements de spécification cellulaire jusqu’au dernier stade de la gastrulation. Des simulations informatiques ont révélé que des règles remarquablement simples intégrant les aires de contacts cellulaires et les expressions spatio-temporelles booléennes de signaux moléculaires extracellulaires sont suffisantes pour expliquer les inductions cellulaires au cours du développement précoce. Ce travail suggère que pour les embryons établissant des contacts stéréotypés et précis entre cellules voisines, les contraintes génomiques sont relâchées, ce qui permet une évolution plus rapide du génome
Ascidian embryos develop with stereotyped and evolutionarily conserved invariant cell lineages to produce in a few hours or days tadpole larvae with a small number of cells. They thus provide an attractive framework to describe with cellular resolution the developmental program of a whole organism. During my PhD, I developed a quantitative approach to describe the evolution of embryonic morphologies during the development of the ascidian Phallusia mammillata. I then used this approach to systematically characterize in detail the logic of cell fate induction events. To quantitatively characterize cell behaviors during embryogenesis, we used multi-angle light-sheet microscopy to image with high spatio-temporal resolution entire live embryos with fluorescently labeled plasma membranes. To extract biological information from this imaging dataset, I then developed a conceptually novel automated method for 4D cell segmentation, ASTEC. Applied to a Phallusia mammillata embryo imaged for 6 hours between the 64-cell and the initial tailbud stages, this method allows the accurate tracking and shape analysis of 1030 cells across 640 cell divisions. The resulting 4D digital embryo can be formalized as a dynamic graph, in which cells are represented by nodes, linked within a time point by edges that represent their spatial neighborhood, and between time points by temporal edges describing cell lineages.Based on this quantitative digital representation, we systematically identified cell fate specification events up to the late gastrula stage. Computational simulations revealed that remarkably simple rules integrating measured cell-cell contact areas with boolean spatio-temporal expression data for extracellular signalling molecules are sufficient to explain most early cell inductions. This work suggests that in embryos establishing precise stereotyped contacts between neighboring cells, the genomic constraints for precise gene expression levels are relaxed, thereby allowing rapid genome evolution

L'IRM joue un rôle extrêmement important dans l'évaluation de nouvelles thérapies anti-tumorale vis-à-vis des gliomes tant en préclinique, qu'en clinique. L'objectif de cette thèse est de déterminer si un ou plusieurs paramètres IRM peuvent être utilisés comme indicateur d'effet thérapeutique sur des modèles de gliomes chez le rat. Nous avons évalué différents paramètres IRM (ADC : coefficient de diffusion apparent de l'eau, BVf : volume sanguin et VSI : index de taille des vaisseaux) sur 6 modèles de gliomes étudiés pour le même volume tumorale, puis au cours d'un suivi longitudinal de 2. Ces 2 études ont permis de valider ces paramètres IRM (robustesse des techniques, validation biologique). Dans une 3ème étude, nous avons suivi l'évolution de ces paramètres en y ajoutant la mesure de la perméabilité des vaisseaux à un agent de contraste, et ce lors du suivi de 2 thérapies (chimiothérapie et anti-angiogénique). Dans une dernière étude nous avons complété ce protocole par la perméabilité quantitative à deux agents de contraste de taille différente ainsi que la mesure de la saturation sanguine en oxygène (lSO2) lors du suivi de l'effet de 2 thérapies (anti-angiogénique et radiothérapie par rayonnement synchrotron) appliquées seules ou en combinaison sur un modèle de gliome. L'IRM multiparamétrique telle que présentée dans les différentes études, apparaît comme une modalité d'imagerie ayant un fort potentiel pour l'évaluation en préclinique de nouveaux médicaments sur les tumeurs cérébrales. Le transfert clinique des nouvelles techniques IRM utilisées durant cette thèse (VSI, perméabilité à 2 agents de contraste, lSO2) peut maintenant être envisagé dans un futur proche.

Ces travaux de thèse se concentrent sur l’instrumentation de la ME à travers le développement d’un dispositif expérimental. Il met en œuvre une méthode de suivi par Imagerie Optique Diffuse (IOD), qui permet de quantifier en direct les variations locales de flux sanguin. Pour cela, différents prototypes ont été conçus et testés durant des expérimentations animales. Une caractérisation optique a été menée sur des échantillons de ME ex vivo et sur des modèles animaux in vivo. Ces courbes, inédites dans la littérature, sont utilisées pour dresser les premières lignes d’un cahier des charges satisfaisant de ce dispositif embarqué dans un environnement biologique fort contraignant. Ce faisant, la faisabilité du suivi de l’état fonctionnel par IOD sur le gros animal (modèle porcin FBM) a été prouvée. La méthodologie de conception est également abordée, afin de permettre l’établissement plus aisé des interdépendances entre la mesure et les caractéristiques du système. Les résultats obtenus dans cette thèse sont très prometteurs. Ils ouvrent une voie d’exploration, complémentaire aux outils présents dans le parcours de santé actuel, qui permettra de fournir des index quantitatifs importants pour l’évaluation et la prise en charge des pathologies médullaires. À l’origine destiné au personnel hospitalier, de nombreux usages pourraient en découler, à la fois dans le domaine de l’orthopédie que dans la pratique chirurgicale vasculaire chez l’humain, comme chez l’animal. Les chercheurs bénéficieraient également d’un tel dispositif qui leur permettrait d’approfondir leurs connaissances sur le fonctionnement de la ME et son indépendance vis-à-vis du cerveau
This thesis focuses on the instrumentation of the SC, through the development of an experimental device. It uses the Diffuse Optical Imaging (DOI) technique to quantify the local variations of blood flow. For this purpose, several prototypes were designed and used during animal experiments. An optical characterisation was performed on SC samples, ex vivo and in vivo. We built up on this information, representing a first for the state of art, to establish guidelines for the development of the embedded device in the hostile biological environment. The feasability of the functional monitoring with DOI in the big animal (FBM pig) is now proven. The design methodology is addressed in order to highlight the interdependances between the measurement and the system. The results are very promising. They open a new path of exploration, complementary to the ones in everyday medical routine. In fine, this approach will be able to give quantitative indicators for the evaluation and the care of medullar pathologies. Destined for hospital praticians first, several purposes may be drawn from this device ranging from orthopedic to vascular surgeries for pets and humans. Researchers may also benefit from such a tool that would help them understand better the SC and its independance regarding the brain

L’imagerie préclinique se pratique majoritairement sur des modèles animaux murins principalement des souris (61%), elle représente une étape indispensable en recherche préclinique car elle suit les deux premières recommandations de la règle des 3R (réduction, raffinement et remplacement). Pour donner une signification biologique aux mesures extraites des images acquises in vivo chez la souris, il est nécessaire d’évaluer les performances des instruments utilisés mais également des procédures expérimentales en jeu. La qualification des appareils nécessite l’usage de fantômes spécifiques, et l’évaluation des méthodes impose de tester les procédures sur des individus non pathologiques, avant le passage aux expérimentations proprement dites. L’objectif de ce travail a été de développer des outils et des méthodes permettant de qualifier les instruments d’imagerie et certaines procédures in vivo. La nécessité de quantification, à partir d’images réalisées chez le petit animal, nous amène à considérer les instruments d’imagerie préclinique comme des outils métrologiques ; ce qui amène à intégrer le principe d’incertitude de mesure dans l’expression des résultats
Preclinical imaging is mostly performed on mouse animal models (61%). It is a necessary step in preclinical research, in compliance the first two recommendations of the 3Rs rules (reduction, refinement and replacement). In order to give a biological significance to measurements extracted from in vivo-acquired mouse images, it is necessary to evaluate instruments performances but also experimental procedures involved. The qualification of apparatuses requires the use of specific phantoms while the evaluation of methods requires procedures tests on non-pathological animals before experimentations. The scope of this work was to develop tools and methods to qualify imaging instruments and in vivo procedures. The need for quantification in small animal imaging, leads us to consider preclinical imaging instruments as metrological tools; which means integrating measurement uncertainty into

La vaccination est considérée comme l’un des plus grandes découvertes de l’histoire des maladies infectieuses, ayant permis le déclin et l’éradication de plusieurs pathogènes. Cependant, nous ignorons encore tous les mécanismes impliqués dans la protection contre les pathogènes. Cette méconnaissance est la cause de notre incapacité à formuler des nouveaux vaccins contre le VIH, la tuberculose, le paludisme et les pathogènes émergents. Récemment, on note des efforts pour induire une réponse cellulaire efficace après une vaccination, qui joue un rôle crucial dans la clairance des pathogènes.Cette thèse s’appuie sur un modèle de vaccin vivant atténue issu du virus de la vaccine : le MVA (Modified Vaccinia Ankara) et sur le modèle de primate non-humain. Nous avons caractérisé la réponse cellulaire après une immunisation intradermique suivant un schéma en prime-boost homologue, avec un boost à 2, suivi d’un boost à 9 mois. Le MVA a induit une infiltration massive de Lymphocytes T CD8 au niveau du site d’injection, 7 jours après l’immunisation. La réponse cellulaire systémique était modérée et ne reflétait pas l’amplitude de la réponse locale. Les injections du prime et du boost ont orienté la réponse cellulaire de façon différente, ce qui a mené à une importante induction de cellules T CD4 et CD8, persistantes, spécifiques de l’antigène et polyfonctionnelles après l’injection du boost à 9 mois.Cette étude souligne la différence entre les réponses systémiques et locales, démontrant l’importance de se focaliser sur la réponse tissulaire. Elle a également mis en lumière l’impact du schéma d’immunisation sur la qualité de la réponse cellulaire
Vaccination has been considered as one of the greatest discoveries in the history of infectious diseases by allowing pathogens decline or eradication. However, we still ignore all the mechanism that lead to protection and therefore, fail to elaborate new vaccines against HIV, tuberculosis, malaria and emergent pathogens. Recently, efforts have been made to elicit effective cellular response after vaccination, which is crucial for pathogen clearance.This thesis relied on live-attenuated vaccine model derived from the vaccinia virus: the MVA (Modified Vaccinia Ankara) and a non-human primate model. We characterized the cellular immune response triggered by a homologous prime-boost intradermal injection of MVA, with a 2 months and 9 months boost. The MVA induced a massive infiltration of CD8 T cells at the injection site 7 days post immunization. In comparison, the systemic cellular response was mild and did not reflect the magnitude of the local response. The prime and boost injections elicited distinct orientation of the systemic and local T cells, which led to an important induction of a persistent, antigen-specific and polyfunctional CD8 and CD4 T cell responses after the 9 months boost.This work emphasizes the difference between local and systemic response, demonstrating the importance of the focus on tissue immunity. It also highlights the impact of the immunization schedule on the quality of the cellular response

L'analyse des interactions de l'animal avec son environnement physique et social est appréhendée à partir d'un modèle représenté par un mutant neurologique: la souris Staggerer. Nous avons ainsi traité dans un premier temps des conditions expérimentales pouvant influencer l'exploration telles que la taille du dispositif et la position à partir de laquelle l'animal pénètre dans un environnement nouveau. Dans un second temps, nous avons analysé les processus d'habituation en situation d'openfield et tente de généraliser ces processus en fonction de la nouveauté de l'environnement. Enfin, cette première partie s'achève par l'étude des processus de discrimination et de mémorisation entre événements connus et inconnus. La seconde partie de notre étude traite des effets du gène Staggerer sur les comportements agonistiques intermales en situation dyadique. Ces comportements ont été étudiés selon le statut hiérarchique de l'opposant rencontré. Nous avons analysé les effets de l'expérience post-sevrage du sujet testé sur divers comportements en particulier le comportement d'exploration en openfield, le marquage territorial par l'urine en corrélation avec les conduites agressives. Les mutants vivant en groupe se caractérisent par une inhibition de leurs comportements d'agression. On suppose ainsi l'existence d'un important effet de groupe inhibiteur

La greffe d'îlots de Langerhans permet de traiter le diabète de type 1 en restituant une insuline-sécrétion. La moitié des patients reprend l'insuline dans les 5 ans. Cette perte de fonction s'explique par l'absence d'outils de monitoring. Le but de notre travail était de déterminer l'efficacité de l'IRM à diagnostiquer un rejet de greffe, et d'évaluer l'intérêt du monitoring cellulaire chez les patients.Imagerie IRM chez le ratMéthodes : Des îlots syngéniques, allogéniques ou xénogéniques ont été greffés par voie intra-portale à des rats diabétiques après marquage avec une nanoparticule de fer (ferucarbotran). Les IRM étaient réalisées dans une IRM clinique 3T.Résultats : La décroissance du signal était différente suivant les 3 types de greffes. Le signal IRM des greffes allogéniques était significativement plus bas à J4 alors que la glycémie était normale. En prenant un seuil de 84% à J4, l'IRM permet d'obtenir une sensibilité de 91% et une spécificité de 70% Innnuno-monitoring cellulaireMéthodes : Des réactions lymphocytaires mixtes étaient réalisées entre les PBMC des patients greffés, et les splénocytes des donneurs. La réaction immunitaire était évaluée par la sécrétion d'IFNy (ELISpot), par la prolifération cellulaire (cytométrie du flux du Ki67), et par le dosage des cytokines (Bioplex). Le résultat était corrélé à la fonction du greffon évaluée par le (3-score).Résultats : Les patients avec une mauvaise fonction montraient une plus grande réactivité anti-donneur avec l'ELISpot IFNy (p=0,007, r=-0,50) et l'index de prolifération (p=0,006, r=-0,51). Les patients avec une mauvaise fonction avaient des taux d'IFNy, IL-5 et IL-17 plus élevés
Langerhans islet transplantation allows curingtype 1 diabetes by restoring an endogenous insulin secretion. Halfof patients will resume insulin withinyears. This loss of function may be explained by the lack of monitoring tools able to diagnose an ongoing graft failure. The aims of our work were toevaluate the efficiency of MRI to diagnose islet graft rejection, and to assess the feasibility of immune cellular monitoring in transplanted patients.MRI in the rat mortelMethods: Syngeneic, allogeneic and xenogeneic islets were transplanted intra-portally to diabetic rats after labeling with superparamagnetic ironoxide nanoparticles (ferucarbotran). Images were acquired on a clinical 3T MRI scanner.Results: The signal decreasing was different between the 3 types of transplantations. At day 4, the MRI signal in allogeneic group was significantlylower while glycaemia remained normal. With a cut-off value of 84% at day 4, sensitivity of 91% and specificity of 70% were obtained.Cellular immune monitoringMethods: Mixed lymphocyte cultures were performed with peripheral blood mononuclear cells from recipients and splenocytes from donors. Immunereactivity was assessed by the release of IFNy (ELISpot), cell prolifération (flow cytometry of Ki67), and cytokine quantification (Bioplex). Theresults were correlated to the islet graft function assessed by (5-score.Results: Patients with low islet function showed higher cellular reactivity against donor cells assessed by ELISpot IFNy ((p=0,007, r=-0,50) andproliferation index (p=0,006, r=-0,51). Patients with low graft function had higher levels of IFNy, IL-5 and 1L-17

La lésion de nerfs périphériques peut engendrer des déficits moteurs et/ou sensoriels permanents. En dépit des progrès techniques réalisés au cours de ces 25 dernières années, une récupération complète suite à ces lésions n’est pas encore possible aujourd'hui. L’autogreffe nerveuse, toujours considérée comme le standard clinique, est la seule technique capable d’offrir les meilleurs résultats en termes de récupération fonctionnelle. Cependant, la survenue de complications post-opératoires lors d’autogreffes d’un nerf et la quantité limitée de nerfs disponibles conduisent à mettre au point d’autres stratégies alternatives. Dans ce contexte, la mise au point de biomatériaux pour substituts nerveux devient une nécessité clinique. Malgré les efforts de la recherche, ces prothèses ne permettent toujours pas une régénération du nerf à la hauteur de l’autogreffe. Le biomatériau utilisé doit notamment présenter des propriétés physiques et chimiques proches de celui du nerf natif. La soie, aux propriétés mécaniques uniques, représente une bonne alternative pour mettre au point ce type de prothèses. En effet, la protéine de soie déjà utilisée dans le domaine biomédical est biocompatible. Les modifications chimiques de cette protéine améliore et favorise l’adhérence et la croissance cellulaires par l’incorporation de facteurs de croissance ou d’autres molécules d'intérêt. Ce travail de thèse propose de développer un nouveau type de biomatériau à base de soie fonctionnalisée par deux facteurs de croissance : le Nerve Growth Factor (NGF) et le Ciliary NeuroTrophic Factor (CNTF). Étant donné l’architecture complexe qui compose la structure nerveuse, une matrice supportant la repousse des tissus de façon orientée semble primordiale. Nous démontrons, dans un premier temps, le pouvoir de ces nanofibres alignées (produites par electrospinning) à orienter la régénération tissulaire de différents organes par culture d’explants. Les nanofibres de soie alignées, biocompatibles sont bio-activées par ajout de NGF spécifique de la régénération nerveuse. Cette matrice créée présente un gradient de concentration en NGF qui permet d’orienter la repousse axonale en stimulant la croissance axonale dans une seule direction. Afin d’optimiser la croissance de deux populations cellulaires, nous avons incorporé du CNTF pour produire des nanofibres bifonctionnalisées. Ces nanofibres bifonctionnalisées ont conduit à une longueur des neurites 3 fois plus grande à leurs contacts, stimulant la croissance des cellules gliales. Ainsi, nous avons produit des conduits nerveux à base de soie biofonctionnalisée pour implantation chez le rat. Les analyses physico-chimiques et les propriétés mécaniques démontrent le caractère biomimétique de nos tubes de guidage. Les premières études de la locomotion et l’observation de coupes du nerf sciatique de rat, suite à l’implantation de nos conduits donnent des résultats très prometteurs. L’ensemble de ces travaux démontre l’efficacité de nos guides nerveux à base de soie et les présente comme une alternative prometteuse à l’autogreffe nerveuse pratiquée en clinique
Peripheral nerve injury causes sensory and/or motor functions deficits. Despite technological advances over the past 25 years, a complete recovery from these injuries remains unsatisfactory today. The autograft still considered the "gold standard" in clinical practice. This is the only technique able to offer complete functional recovery. However, the occurrence of postoperative complications in autologous nerve and the limited amount of available nerves lead to develop alternatives strategy.In this context, development of nerve graft substitutes becomes by far a clinical necessity. Despite research efforts, these artificial prostheses design based on biomaterial doesn’t allow nerve regeneration as found in autograft nerve procedures. The biomaterial used must have the physical and chemical properties similar to that of the native nerve. Silk, well known for its unique mechanical properties, proposes a good alternative to develop these prostheses. Indeed, the silk protein is commonly used in the biomedical field and regenerative medicine. This protein biocompatibility may be improved through chemical modifications to promote adhesion and cell growth by the incorporation of growth factors or other molecules of interest. Therefore, this thesis proposes to develop a new type of functionalized silk biomaterial based on two growth factors : Nerve Growth Factor (NGF) and Ciliary NeuroTrophic Factor (CNTF). Given the complex architecture that consists of nerve structure, a matrix which is able to support and manage the outgrowth of tissue becomes essential. We demonstrate the power of these aligned nanofibers (produced by electrospinning) to guide and manage tissue regeneration from different organ explants culture. Aligned silk nanofibers, were biocompatible and bio-activated by adding NGF involved for nerve regeneration. This matrix has been created with a concentration gradient of NGF to guide neuritis outgrowth in only one direction. The presence of this gradient demonstrated a better axonal growth in one direction versus the uniform concentration conditions. Nerve cells consist essentially of two cell populations which are neurons and Schwann cells. To optimize the culture and growth of these two populations, in addition to NGF, we incorporated CNTF to produce bifunctionalized nanofibers. These biofunctionalised nanofibers led to a length 3 times larger on contact with neurites. The glial cells growth, alignment and migration were stimulated by CNTF. Thus, we produced bi-functionalized nerve guidance conduits for rat implantation. The physico-chemical analyzes demonstrate the biomimetic of our guide tubes. Early studies of locomotion and observing histological sections of rat sciatic nerve, following the implementation of our conduits gave very promising results.These studies demonstrate the relevance of our nervous guides’ silk-based developed as an effective alternative to nerve autograft performed in the clinic

Les canaux calciques de type L CaV1.2 sont principalement responsables de l’entrée des ions calcium pendant la phase plateau du potentiel d’action des cardiomyocytes ventriculaires. Cet influx calcique est requis pour initier la contraction du muscle cardiaque. Le canal CaV1.2 est un complexe oligomérique qui est composé de la sous-unité principale CaVα1 et des sous-unités auxiliaires CaVβ et CaVα2δ1. CaVβ joue un rôle déterminant dans l’adressage membranaire de la sous-unité CaVα1. CaVα2δ1 stabilise l’état ouvert du canal mais le mécanisme moléculaire responsable de cette modulation n’a pas été encore identifié. Nous avons récemment montré que cette modulation requiert une expression membranaire significative de CaVα2δ1 (Bourdin et al. 2015). CaVα2δ1 est une glycoprotéine qui possède 16 sites potentiels de glycosylation de type N. Nous avons donc évalué le rôle de la glycosylation de type-N dans l’adressage membranaire et la stabilité de CaVα2δ1. Nous avons d’abord confirmé que la protéine CaVα2δ1 recombinante, telle la protéine endogène, est significativement glycosylée puisque le traitement à la PNGase F se traduit par une diminution de 50 kDa de sa masse moléculaire, ce qui est compatible avec la présence de 16 sites Asn. Il s’est avéré par ailleurs que la mutation simultanée de 6/16 sites (6xNQ) est suffisante pour 1) réduire significativement la densité de surface de! CaVα2δ1 telle que mesurée par cytométrie en flux et par imagerie confocale 2) accélérer les cinétiques de dégradation telle qu’estimée après arrêt de la synthèse protéique et 3) diminuer la modulation fonctionnelle des courants générés par CaV1.2 telle qu’évaluée par la méthode du « patch-clamp ». Les effets les plus importants ont toutefois été obtenus avec les mutants N663Q, et les doubles mutants N348Q/N468Q, N348Q/N812Q, N468Q/N812Q. Ensemble, ces résultats montrent que Asn663 et à un moindre degré Asn348, Asn468 et Asn812 contribuent à la biogenèse et la stabilité de CaVα2δ1 et confirment que la glycosylation de type N de CaVα2δ1 est nécessaire à la fonction du canal calcique cardiaque de type L.
L-type CaV1.2 channels play a key role in the excitation-contraction coupling in the heart. They are formed of a pore-forming CaVα1 subunit in complex with the intracellular CaVβ and the disulfur-linked CaVα2δ accessory subunits. CaVα2δ significantly increases peak current densities of CaV1.2. The mechanism underlying this effect is still under study but requires that CaVα2δ be trafficked at the cell surface. CaVα2δ contains 16 putative N-glycosylation sites. A study was carried out to identify the role of N-glycosylation in the trafficking and protein stability of the subunit CaVα2δ. Herein we show that enzymatic removal of N-glycans produced a 50 kDa shift in the mobility of cardiac and recombinant CaVα2δ1 proteins. Simultaneous mutation of the 16 Asn sites was required to fully account for this change in protein mobility. Nonetheless, the mutation of only 6/16 sites was sufficient to 1) significantly reduce the steady-state cell surface fluorescence of CaVα2δ1 as characterized by two-color flow cytometry assays and confocal imaging; 2) accelerate the degradation kinetics estimated from cycloheximide chase assays; and 3) prevent the CaVα2δ1-mediated increase in peak current density and voltage-dependent gating of CaV1.2. Reversing the N348Q and N812Q mutations in the non-operational 6 Asn mutant functionally rescued CaVα2δ1. Single mutation N663Q and double mutations N348Q/ N468Q, N348Q/ N812Q, N468Q/N812Q decreased protein stability/synthesis and abolished steady-state cell surface density as well as upregulation of L-type currents. These results demonstrate that Asn663, and to a lesser extent Asn348, Asn468, and Asn812 contribute to the stability of CaVα2δ1 function and furthermore that N- glycosylation of CaVα2δ1 is essential to produce functional L-type Ca2+ channels.

Le canal calcique de type-L CaV1.2 participe au couplage excitation-contraction des cardiomyocytes. Cav1.2 est composé d’une sous-unité principale CaVα1, associée aux sous-unités auxiliaires CaVβ et CaVα2δ1. Lorsque présente à la membrane, c’est CaVα2δ1 qui est responsable de moduler la densité du courant calcique. Elle ne possède qu’un seul segment transmembranaire présent du côté C-terminal, au niveau de la protéine δ, ce qui en fait une protéine transmembranaire de type I. Certaines protéines qui appartiennent à cette famille doivent être clivées au niveau du site dit « omega », une modification post-traductionnelle nécessaire à leur fonction. Une fois clivées, ces protéines sont retenues à la membrane plasmique par une ancre glycosyl-phosphatidyl-inositol (GPI). Nos études en microscopie confocale montrent que la protéine sauvage est sensible à l’action de la phospholipase C qui clive de manière spécifique les groupements phosphoinositol, ce qui est compatible avec la présence d’une ancre GPI fonctionnelle. De plus, la mutation des résidus formant le site « omega » en isoleucine au niveau des sites G1060 et G1061 prévient l’adressage membranaire de CaVα2δ1 estimé par cytométrie en flux et imagerie confocale, et réduit la modulation des courants calciques mesurés par la méthode du « patch-clamp ». Les mutants G1060I et G1061I sont aussi associés à un changement dans le patron de migration de la partie C-terminale, suggérant un processus protéolytique défecteueux. Les mutations simples des glycines en alanines préservent les propriétés de la protéine mais le double mutant G1060A/G1061A réduit significativement l’expression de CaVα2δ1 à la surface de la cellule et sa modulation sur le canal CaV1.2. Ces données suggèrent fortement que le clivage requiert spécifiquement un résidu Glycine en position 1060 ou 1061 pour produire le clivage protéolytique dominant chez CaVα2δ1, et que cet ancrage GPI est essentiel à la fonction du canal.
Voltage-gated calcium channels CaV1.2 play an essential role in the regulation of cardiac excitability. Functional channels are formed by the CaVα1 subunit and the intracellular CaVβ and the extracellular CaVα2δ1 subunits. CaVα2δ1 are type I transmembrane proteins that undergo a posttranslational modification producing their association at the plasma membrane through a glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor. The molecular determinants required for the proteolytic cleavage of the recombinant CaVα2δ1 protein were studied using biochemical, immunocytochemical, fluorescence, and electrophysiological methods. Enzymatic treatment with a phospholipase C specific for the cleavage of phosphatidyl inositol lipids abolished the colocalisation of CaVα2δ1 with a plasma membrane marker as shown using live-cell confocal imaging. Single point mutations G1060I or G1061I in the predicted transmembrane CaVδ domain was shown to significantly reduce the cell surface fluorescence of CaVα2δ1 as characterized by two-color flow cytometry assays and confocal imaging, and to prevent the CaVα2δ1-mediated increase in the peak current density and voltage-dependent gating of CaV1.2 currents. The isoleucine mutations were also associated with a change in the migration pattern of the C-terminal fragments suggesting that proteolytic processing was altered. Single glycine to alanine mutations preserved the protein properties but the double mutant G1060A/G1061A significantly impaired cell surface expression of CaVα2δ1 and its functional regulation of CaV1.2. Altogether our data support a model where one Glycine residue at position 1060 or 1061 is required to produce the dominant proteolytic cleavage of CaVα2δ1 and further suggest that the GPI-anchored form of CaVα2δ1 is essential for channel function.

Chez diverses espèces animales, les informations sensorielles peuvent déclencher la locomotion. Ceci nécessite l’intégration des informations sensorielles par le système nerveux central. Chez la lamproie, les réseaux locomoteurs spinaux sont activés et contrôlés par les cellules réticulospinales (RS), système descendant le plus important. Ces cellules reçoivent des informations variées provenant notamment de la périphérie. Une fois activées par une brève stimulation cutanée d’intensité suffisante, les cellules RS produisent des dépolarisations soutenues de durées variées impliquant des propriétés intrinsèques calcium-dépendantes et associées à l’induction de la nage de fuite. Au cours de ce doctorat, nous avons voulu savoir si les afférences synaptiques ont une influence sur la durée des dépolarisations soutenues et si l’ensemble des cellules RS partagent des propriétés d’intégration similaires, impliquant possiblement les réserves de calcium internes. Dans un premier temps, nous montrons pour la première fois qu’en plus de dépendre des propriétés intrinsèques des cellules réticulospinales, les dépolarisations soutenues dépendent des afférences excitatrices glutamatergiques, incluant les afférences spinales, pour perdurer pendant de longues périodes de temps. Les afférences cutanées ne participent pas au maintien des dépolarisations soutenues et les afférences inhibitrices glycinergique et GABAergiques ne sont pas suffisantes pour les arrêter. Dans un deuxième temps, nous montrons que suite à une stimulation cutanée, l’ensemble des cellules RS localisées dans les quatre noyaux réticulés possèdent un patron d’activation similaire et elles peuvent toutes produire des dépolarisations soutenues dont le maintien ne dépend pas des réserves de calcium internes. Enfin, les résultats obtenus durant ce doctorat ont permis de mieux comprendre les mécanismes cellulaires par lesquels l’ensemble des cellules RS intègrent une brève information sensorielle et la transforment en une réponse soutenue associée à une commande motrice.
In various animal species, sensory information can initiate locomotion. This relies on the integration of sensory inputs by the central nervous system. In lampreys, the spinal locomotor networks are activated and controlled by the reticulospinal cells (RS) which constitute the main descending system. In turn, RS cells receive information coming from various synaptic inputs such as the sensory afferents. Once activated by a brief cutaneous stimulation of sufficient strength, RS cells display sustained depolarizations of various durations that rely on calcium-dependant intrinsic properties and lead to the onset of escape swimming. During the course of this Ph.D, we aimed at determining whether synaptic inputs can modulate the duration of the sustained depolarizations and if the different populations of RS cells share the same integrative properties, possibly involving the internal calcium stores. First, our results show for the first time that excitatory glutamatergic inputs, including ascending spinal feedback, contribute to prolong the sustained depolarizations for long periods of time. Cutaneous inputs do not contribute to maintain the sustained depolarizations and inhibitory glycinergic and GABAergic inputs are not sufficient to stop them. Second, we show that in response to cutaneous stimulation, the RS located in the four reticular nuclei display a similar activation pattern and can all produce sustained depolarizations which do not depend on internal calcium release to be maintained. Finally, the results obtained during this Ph.D allowed us to better understand the cellular mechanisms by which the RS cells integrate and transform a brief sensory information into a sustained response associated with a motor command.