• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Sciences de la vie et de la santé
• Identifiant : 2025ULILS113
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 03/12/2025

Résumé en langue originale

La période postnatale constitue une fenêtre critique au cours de laquelle les interactions avec l'environnement façonnent le développement de l'organisme, et particulièrement des systèmes nerveux et musculaires. Toutefois, certaines expériences négatives, comme une restriction sensorimotrice précoce (RSM), perturbent ce processus et entraînent des altérations durables des capacités motrices, des fonctions cognitives et des interactions sociales, jusqu'à l'âge adulte. Ces perturbations pourraient être liées à des dysfonctions mitochondriales. En effet, les mitochondries sont des organites capables de s'adapter, par des changements métaboliques, à diverses situations physiologiques et pathologiques, telles que l'activité physique ou l'inactivité. Bien que l'inactivité physique soit reconnue comme pouvant être à l'origine de déficits mitochondriaux, les conséquences d'une RSM précoce sur le métabolisme mitochondrial restent largement inexplorées. À l'inverse, certains facteurs environnementaux, comme l'exercice ou l'enrichissement de l'environnement (social, cognitif et physique) sont connus pour favoriser le développement des fonctions motrices et cognitives. Dans certaines situations, l'enrichissement de l'environnement permet même d'atténuer ou de contrecarrer les conséquences d'expériences sensorimotrices atypiques précoces. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'évaluer si la RSM altère le métabolisme mitochondrial, si ces altérations persistent ou sont réversibles avec le retour à une activité sensorimotrice typique, et si l'enrichissement de l'environnement peut constituer une stratégie de remédiation, aussi bien sur le plan métabolique que fonctionnel.Pour répondre à ces questions, nous avons utilisé un modèle de restriction sensorimotrice précoce (RSM) qui consiste à immobiliser les membres postérieurs de rats de la naissance au 28ème jour postnatal (PND28) pour une durée de 16 h par jour. Entre PND29 et PND60, les animaux, qu'ils aient subi ou non le protocole d'immobilisation, ont été placés soit en hébergement standard, soit dans un environnement enrichi, incluant l'accès à une roue d'activité (1 h/jour, 5 jours/semaine). Une première étude a porté sur la dynamique et la fonction mitochondriale dans les muscles squelettiques et le cerveau. Notre intérêt s'est ensuite porté sur des paramètres métaboliques et sur la croissance de divers tissus/organes. En parallèle, plusieurs tests moteurs et cognitifs ont été effectués pour évaluer les conséquences fonctionnelles de la RSM. Ces expérimentations ont été réalisées au cours de la RSM (à PND15 et PND28), ainsi qu'à PND60, pour évaluer la persistance des effets de la RSM et le potentiel effet bénéfique de l'enrichissement de l'environnement.Les résultats principaux de ces études sont :1) La RSM induit des modifications structurales, quantitatives et fonctionnelles des mitochondries, spécifiques aux tissus (muscles squelettiques et cerveau) et dépendantes de l'âge.2) La RSM retarde la croissance de la plupart des organes et tissus étudiés.3) Un mois après l'arrêt de la RSM, une grande partie des perturbations métaboliques et des troubles fonctionnels persistent.4) L'enrichissement de l'environnement ne compense que partiellement les effets de la RSM.Ces résultats soulignent l'importance de l'activité physique au cours du développement. La période postnatale apparait comme une période critique pour le développement du système neuromusculaire, au cours de laquelle une expérience sensorimotrice atypique induit des modifications irréversibles du métabolisme mitochondrial et de certaines fonctions cognitives et motrices.Cette thèse ouvre la voie à de nouvelles recherches sur les liens entre les expériences atypiques précoces, le métabolisme, et la santé cérébrale à long terme, et souligne l'importance de développer des stratégies de prévention et de remédiation pour favoriser le développement de l'enfant en situation de RSM, et améliorer sa vie future.

Résumé traduit

The postnatal period represents a critical window during which interactions with the environment shape the development of the organism, particularly the nervous and muscular systems. However, certain negative experiences, such as early sensorimotor restriction (SMR), disrupt this process and lead to long-lasting impairments in motor skills, cognitive functions, and social interactions, persisting into adulthood. These disturbances may be linked to mitochondrial dysfunction. Indeed, mitochondria are organelles capable of adapting through metabolic changes to various physiological and pathological situations, such as physical activity or inactivity. While physical inactivity is known to contribute to mitochondrial deficits, the consequences of early SMR on mitochondrial metabolism remain largely unexplored.Conversely, some environmental factors—such as exercise or environmental enrichment (social, cognitive, and physical)—are known to promote the development of motor and cognitive functions. In certain situations, environmental enrichment can even mitigate or counteract the consequences of early atypical sensorimotor experiences.In this context, the objective of this thesis was to evaluate whether SMR alters mitochondrial metabolism, whether these alterations persist or are reversible following a return to typical sensorimotor activity, and whether environmental enrichment can serve as a remediation strategy—both metabolically and functionally.To address these issues, we used a model of early sensorimotor restriction (SMR) consisting of immobilizing the hind limbs of rats from birth to postnatal day 28 (PND28), for 16 hours per day. Between PND29 and PND60, the animals—whether they had undergone immobilization or not—were housed either in standard conditions or in an enriched environment that included access to a running wheel (1 hour/day, 5 days/week).A first study focused on mitochondrial dynamics and function in skeletal muscles and the brain. We then examined metabolic parameters and the growth of various tissues and organs. In parallel, several motor and cognitive tests were performed to assess the functional consequences of SMR. These experiments were conducted during the SMR period (at PND15 and PND28), as well as at PND60, to evaluate the persistence of SMR effects and the potential beneficial impact of environmental enrichment.The main findings of these studies are as follows:1) SMR induces structural, quantitative, and functional mitochondrial alterations that are tissue-specific (skeletal muscle and brain) and age-dependent;2) SMR delays the growth of most organs and tissues studied;3) One month after the end of SMR, many metabolic disturbances and functional impairments persist;4) Environmental enrichment only partially compensates for the effects of SMR.These results highlight the importance of physical activity during development. The postnatal period appears to be a critical phase for the development of the neuromuscular system, during which atypical sensorimotor experience leads to irreversible changes in mitochondrial metabolism and in certain cognitive and motor functions.This thesis paves the way for further research into the links between early atypical experiences, metabolism, and long-term brain health. It also emphasizes the importance of developing prevention and remediation strategies to support the development of children facing SMR, and to improve their future quality of life.