Effects of cytochrome P450 enzyme inhibitors and inducers on the metabolism of S-ketamine

The human body eliminates foreign compounds primarily by metabolizing them to hydrophilic forms to facilitate effective excretion through the kidneys. Cytochrome P450 (CYP) enzymes in the liver and intestine contribute to the metabolism of many drugs. Pharmacokinetic drugdrug interactions occur if the activity of CYPs are inhibited or induced by another drug. Prescribing multiple drugs to the improve effectiveness of therapy or to treat coexisting diseases is a common practice in clinical medicine. Polypharmacy predisposes patients to adverse effects because of the profound unpredictability in CYP enzymatic-mediated drug metabolism. S-ketamine is a phencyclidine derivative which functions as an antagonist of the N-methyl-Daspartate (NMDA) receptor in the central nervous system. It is a unique anaesthetic producing “dissociative anaesthesia” in high doses and analgesia in low doses. Studies with human liver microsomes suggest that ketamine is metabolized primarily via CYP3A4 and CYP2B6 enzymes. In this thesis, in healthy volunteers, randomized and controlled cross-over studies were conducted to investigate the effects of different CYP inducers and inhibitors on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of oral and intravenous S-ketamine. The plasma concentrations of ketamine and its metabolite, norketamine, were determined at different timepoints over a 24 hour period. Other pharmacodynamic variables were examined for 12 hours. Results of these studies showed that the inhibition of the CYP3A4 pathway by clarithromycin or grapefruit juice increased the exposure to oral S-ketamine by 2.6- and 3.0-fold. Unexpectedly, CYP3A4 inhibition by itraconazole caused no significant alterations in the plasma concentrations of oral S-ketamine. CYP3A4 induction by St. John´s wort or rifampicin decreased profoundly the concentrations of oral S-ketamine. However, after rifampicin, there were no significant differences in the plasma concentrations of S-ketamine when it was administered intravenously. This demonstrated that rifampicin inhibited the metabolism of Sketamine at the intestinal level. When CYP2B6 was inhibited by ticlopidine, there was a 2.4- fold increase in the exposure of S-ketamine. These studies demonstrated that low dose oral Sketamine is metabolized both via CYP3A4 and CYP2B6 pathways. The concomitant use of drugs that affect CYP3A4 or CYP2B6, during oral S-ketamine treatment, may cause clinically significant drug-drug interactions.

Autonomic processing of the cardiovascular reflexes in the nucleus tractus solitarii

The nucleus tractus solitarii (NTS) receives afferent projections from the arterial baroreceptors, carotid chemoreceptors and cardiopulmonary receptors and as a function of this information produces autonomic adjustments in order to maintain arterial blood pressure within a narrow range of variation. The activation of each of these cardiovascular afferents produces a specific autonomic response by the excitation of neuronal projections from the NTS to the ventrolateral areas of the medulla (nucleus ambiguus, caudal and rostral ventrolateral medulla). The neurotransmitters at the NTS level as well as the excitatory amino acid (EAA) receptors involved in the processing of the autonomic responses in the NTS, although extensively studied, remain to be completely elucidated. In the present review we discuss the role of the EAA L-glutamate and its different receptor subtypes in the processing of the cardiovascular reflexes in the NTS. The data presented in this review related to the neurotransmission in the NTS are based on experimental evidence obtained in our laboratory in unanesthetized rats. The two major conclusions of the present review are that a) the excitation of the cardiovagal component by cardiovascular reflex activation (chemo- and Bezold-Jarisch reflexes) or by L-glutamate microinjection into the NTS is mediated by N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors, and b) the sympatho-excitatory component of the chemoreflex and the pressor response to L-glutamate microinjected into the NTS are not affected by an NMDA receptor antagonist, suggesting that the sympatho-excitatory component of these responses is mediated by non-NMDA receptors.

Antidepressant-like effect of lead in adult mice

It has been reported that lead can cause behavioral impairment by inhibiting the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor complex. MK-801, a noncompetitive NMDA receptor antagonist, exhibits an antidepressant-like action in the forced swimming test. The purpose of the present study was to determine whether subacute lead exposure in adult male Swiss mice weighing 30-35 g causes an antidepressant-like action in a forced swimming test. Mice were injected intraperitoneally (ip) with 10 mg/kg lead acetate or saline daily for 7 consecutive days. Twenty-four hours after the last treatment, the saline and lead-treated mice received an injection of MK-801 (0.01 mg/kg, ip) or saline and were tested in forced swimming and in open-field tests. Immobility time was similarly reduced in the saline-MK-801, Pb-saline and Pb-MK-801 groups compared to the saline-saline group (mean ± SEM; 197.3 ± 18.5, 193.5 ± 15.8, 191.3 ± 12.3 and 264.0 ± 14.4 s, respectively; N = 9). These data indicate that lead may exert its effect on the forced swimming test by directly or indirectly inhibiting the NMDA receptor complex. Lead treatment caused no deficit in memory of habituation and did not affect locomotor activity in an open-field (N = 14). However, mice that received MK-801 after lead exhibited a deficit in habituation (22% reduction in rearing responses between session 3 and 1; N = 14) as compared to control (41% reduction in rearing responses; N = 15), further suggesting that lead may have affected the NMDA receptor activity. Forced-swim immobility in a basin in two daily consecutive sessions was also significantly decreased by lead exposure (mean ± SEM; day 1 = 10.6 ± 3.2, day 2 = 19.6 ± 3.6; N = 16) as compared to control (day 1 = 18.4 ± 3.8, day 2 = 34.0 ± 3.7; N = 17), whereas the number of crossings was not affected by lead treatment, further indicating a specific antidepressant-like action of lead.

Infusions of AP5 into the basolateral amygdala impair the formation, but not the expression, of step-down inhibitory avoidance

We evaluated the effects of infusions of the NMDA receptor antagonist D,L-2-amino-5-phosphonopentanoic acid (AP5) into the basolateral nucleus of the amygdala (BLA) on the formation and expression of memory for inhibitory avoidance. Adult male Wistar rats (215-300 g) were implanted under thionembutal anesthesia (30 mg/kg, ip) with 9.0-mm guide cannulae aimed 1.0 mm above the BLA. Bilateral infusions of AP5 (5.0 µg) were given 10 min prior to training, immediately after training, or 10 min prior to testing in a step-down inhibitory avoidance task (0.3 mA footshock, 24-h interval between training and the retention test session). Both pre- and post-training infusions of AP5 blocked retention test performance. When given prior to the test, AP5 did not affect retention. AP5 did not affect training performance, and a control experiment showed that the impairing effects were not due to alterations in footshock sensitivity. The results suggest that NMDA receptor activation in the BLA is involved in the formation, but not the expression, of memory for inhibitory avoidance in rats. However, the results do not necessarily imply that the role of NMDA receptors in the BLA is to mediate long-term storage of fear-motivated memory within the amygdala.

Pharmacological differences between memory consolidation of habituation to an open field and inhibitory avoidance learning

Rats implanted bilaterally with cannulae in the CA1 region of the dorsal hippocampus or the entorhinal cortex were submitted to either a one-trial inhibitory avoidance task, or to 5 min of habituation to an open field. Immediately after training, they received intrahippocampal or intraentorhinal 0.5-µl infusions of saline, of a vehicle (2% dimethylsulfoxide in saline), of the glutamatergic N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist 2-amino-5-phosphono pentanoic acid (AP5), of the protein kinase A inhibitor Rp-cAMPs (0.5 µg/side), of the calcium-calmodulin protein kinase II inhibitor KN-62, of the dopaminergic D1 antagonist SCH23390, or of the mitogen-activated protein kinase kinase inhibitor PD098059. Animals were tested in each task 24 h after training. Intrahippocampal KN-62 was amnestic for habituation; none of the other treatments had any effect on the retention of this task. In contrast, all of them strongly affected memory of the avoidance task. Intrahippocampal Rp-cAMPs, KN-62 and AP5, and intraentorhinal Rp-cAMPs, KN-62, PD098059 and SCH23390 caused retrograde amnesia. In view of the known actions of the treatments used, the present findings point to important biochemical differences in memory consolidation processes of the two tasks.

Expression of neuronal nitric oxide synthase in the hippocampal formation in affective disorders

Hippocampal output is increased in affective disorders and is mediated by increased glutamatergic input via N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor and moderated by antidepressant treatment. Activation of NMDA receptors by glutamate evokes the release of nitric oxide (NO) by the activation of neuronal nitric oxide synthase (nNOS). The human hippocampus contains a high density of NMDA receptors and nNOS-expressing neurons suggesting the existence of an NMDA-NO transduction pathway which can be involved in the pathogenesis of affective disorders. We tested the hypothesis that nNOS expression is increased in the human hippocampus from affectively ill patients. Immunocytochemistry was used to demonstrate nNOS-expressing neurons in sections obtained from the Stanley Consortium postmortem brain collection from patients with major depression (MD, N = 15), bipolar disorder (BD, N = 15), and schizophrenia (N = 15) and from controls (N = 15). nNOS-immunoreactive (nNOS-IR) and Nissl-stained neurons were counted in entorhinal cortex, hippocampal CA1, CA2, CA3, and CA4 subfields, and subiculum. The numbers of Nissl-stained neurons were very similar in different diagnostic groups and correlated significantly with the number of nNOS-IR neurons. Both the MD and the BD groups had greater number of nNOS-IR neurons/400 µm² in CA1 (mean ± SEM: MD = 9.2 ± 0.6 and BD = 8.4 ± 0.6) and subiculum (BD = 6.7 ± 0.4) when compared to control group (6.6 ± 0.5) and this was significantly more marked in samples from the right hemisphere. These changes were specific to affective disorders since no changes were seen in the schizophrenic group (6.7 ± 0.8). The results support the current view of the NMDA-NO pathway as a target for the pathophysiology of affective disorders and antidepressant drug development.

Stress-induced neuroinflammation: mechanisms and new pharmacological targets

Stress is triggered by numerous unexpected environmental, social or pathological stimuli occurring during the life of animals, including humans, which determine changes in all of their systems. Although acute stress is essential for survival, chronic, long-lasting stress can be detrimental. In this review, we present data supporting the hypothesis that stress-related events are characterized by modifications of oxidative/nitrosative pathways in the brain in response to the activation of inflammatory mediators. Recent findings indicate a key role for nitric oxide (NO) and an excess of pro-oxidants in various brain areas as responsible for both neuronal functional impairment and structural damage. Similarly, cyclooxygenase-2 (COX-2), another known source of oxidants, may account for stress-induced brain damage. Interestingly, some of the COX-2-derived mediators, such as the prostaglandin 15d-PGJ2 and its peroxisome proliferator-activated nuclear receptor PPARγ, are activated in the brain in response to stress, constituting a possible endogenous anti-inflammatory mechanism of defense against excessive inflammation. The stress-induced activation of both biochemical pathways depends on the activation of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamate receptor and on the activation of the transcription factor nuclear factor kappa B (NFκB). In the case of inducible NO synthase (iNOS), release of the cytokine TNF-α also accounts for its expression. Different pharmacological strategies directed towards different sites in iNOS or COX-2 pathways have been shown to be neuroprotective in stress-induced brain damage: NMDA receptor blockers, inhibitors of TNF-α activation and release, inhibitors of NFκB, specific inhibitors of iNOS and COX-2 activities and PPARγ agonists. This article reviews recent contributions to this area addressing possible new pharmacological targets for the treatment of stress-induced neuropsychiatric disorders.

Protective mechanism of agmatine pretreatment on RGC-5 cells injured by oxidative stress

Agmatine has neuroprotective effects on retinal ganglion cells (RGCs) as well as cortical and spinal neurons. It protects RGCs from oxidative stress even when it is not present at the time of injury. As agmatine has high affinity for various cellular receptors, we assessed protective mechanisms of agmatine using transformed RGCs (RGC-5 cell line). Differentiated RGC-5 cells were pretreated with 100 μM agmatine and consecutively exposed to 1.0 mM hydrogen peroxide (H2O2). Cell viability was determined by measuring lactate dehydrogenase (LDH), and the effects of selective alpha 2-adrenergic receptor antagonist yohimbine (0-500 nM) and N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptor agonist NMDA (0-100 µM) were evaluated. Agmatine’s protective effect was compared to a selective NMDA receptor antagonist MK-801. After a 16-h exposure to H2O2, the LDH assay showed cell loss greater than 50%, which was reduced to about 30% when agmatine was pretreated before injury. Yohimbine almost completely inhibited agmatine’s protective effect, but NMDA did not. In addition, MK-801 (0-100 µM) did not significantly attenuate the H2O2-induced cytotoxicity. Our results suggest that neuroprotective effects of agmatine on RGCs under oxidative stress may be mainly attributed to the alpha 2-adrenergic receptor signaling pathway.

5-HT1A autoreceptor modulation of locomotor activity induced by nitric oxide in the rat dorsal raphe nucleus

The dorsal raphe nucleus (DRN) is the origin of ascending serotonergic projections and is considered to be an important component of the brain circuit that mediates anxiety- and depression-related behaviors. A large fraction of DRN serotonin-positive neurons contain nitric oxide (NO). Disruption of NO-mediated neurotransmission in the DRN by NO synthase inhibitors produces anxiolytic- and antidepressant-like effects in rats and also induces nonspecific interference with locomotor activity. We investigated the involvement of the 5-HT1A autoreceptor in the locomotor effects induced by NO in the DRN of male Wistar rats (280-310 g, N = 9-10 per group). The NO donor 3-morpholinosylnomine hydrochloride (SIN-1, 150, and 300 nmol) and the NO scavenger S-3-carboxy-4-hydroxyphenylglycine (carboxy-PTIO, 0.1-3.0 nmol) were injected into the DRN of rats immediately before they were exposed to the open field for 10 min. To evaluate the involvement of the 5-HT1A receptor and the N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamate receptor in the locomotor effects of NO, animals were pretreated with the 5-HT1A receptor agonist 8-hydroxy-2-(di-n-propylamino)tetralin (8-OH-DPAT, 8 nmol), the 5-HT1A receptor antagonist N-(2-[4-(2-methoxyphenyl)-1-piperazinyl]ethyl)-N-2-pyridinyl-cyclohexanecarboxamide maleate (WAY-100635, 0.37 nmol), and the NMDA receptor antagonist DL-2-amino-7-phosphonoheptanoic acid (AP7, 1 nmol), followed by microinjection of SIN-1 into the DRN. SIN-1 increased the distance traveled (mean ± SEM) in the open-field test (4431 ± 306.1 cm; F7,63 = 2.44, P = 0.028) and this effect was blocked by previous 8-OH-DPAT (2885 ± 490.4 cm) or AP7 (3335 ± 283.5 cm) administration (P < 0.05, Duncan test). These results indicate that 5-HT1A receptor activation and/or facilitation of glutamate neurotransmission can modulate the locomotor effects induced by NO in the DRN.

Rôles des protéines Staufen 1 et 2 dans la plasticité synaptique des cellules pyramidales hippocampiques

La mémoire et l’apprentissage sont des phénomènes complexes qui demeurent encore incertains quant aux origines cellulaire et moléculaire. Il est maintenant connu que des changements au niveau des synapses, comme la plasticité synaptique, pourraient déterminer la base cellulaire de la formation de la mémoire. Alors que la potentialisation à long-terme (LTP) représente un renforcement de l’efficacité de transmission synaptique, la dépression à long-terme (LTD) constitue une diminution de l’efficacité des connexions synaptiques. Des études ont mis à jour certains mécanismes qui participent à ce phénomène de plasticité synaptique, notamment, les mécanismes d’induction et d’expression, ainsi que les changements morphologiques des épines dendritiques. La grande majorité des synapses excitatrices glutamatergiques se situe au niveau des épines dendritiques et la présence de la machinerie traductionnelle près de ces protubérances suggère fortement l’existence d’une traduction locale d’ARNm. Ces ARNm seraient d’ailleurs acheminés dans les dendrites par des protéines pouvant lier les ARNm et assurer leur transport jusqu’aux synapses activées. Le rôle des protéines Staufen (Stau1 et Stau2) dans le transport, la localisation et dans la régulation de la traduction de certains ARNm est bien établi. Toutefois, leur rôle précis dans la plasticité synaptique demeure encore inconnu. Ainsi, cette thèse de doctorat évalue l’importance des protéines Staufen pour le transport et la régulation d’ARNm dans la plasticité synaptique. Nous avons identifié des fonctions spécifiques à chaque isoforme; Stau1 et Stau2 étant respectivement impliquées dans la late-LTP et la LTD dépendante des récepteurs mGluR. Cette spécificité s’applique également au rôle que chaque isoforme joue dans la morphogenèse des épines dendritiques, puisque Stau1 semble nécessaire au maintien des épines dendritiques matures, alors que Stau2 serait davantage impliquée dans le développement des épines. D’autre part, nos travaux ont permis de déterminer que la morphogenèse des épines dendritiques dépendante de Stau1 était régulée par une plasticité synaptique endogène dépendante des récepteurs NMDA. Finalement, nous avons précisé les mécanismes de régulation de l’ARNm de la Map1b par Stau2 et démontré l’importance de Stau2 pour la production et l’assemblage des granules contenant les transcrits de la Map1b nécessaires pour la LTD dépendante des mGluR. Les travaux de cette thèse démontrent les rôles spécifiques des protéines Stau1 et Stau2 dans la régulation de la plasticité synaptique par les protéines Stau1 et Stau2. Nos travaux ont permis d’approfondir les connaissances actuelles sur les mécanismes de régulation des ARNm par les protéines Staufen dans la plasticité synaptique. MOTS-CLÉS EN FRANÇAIS: Staufen, hippocampe, plasticité synaptique, granules d’ARN, traduction, épines dendritiques.

Modulation cholinergique à long terme des potentiels évoqués visuels dans le cortex visuel chez le rat

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

Etude des déterminants génétiques des psychoses à début précoce. Génétique de la schizophrénie et hypothèse glutamatergique

Les troubles schizophréniques (SCZ) ont une forte héritabilité, de l’ordre de 80%, mais, une très faible part du risque génétique a été identifiée. La plupart des études ont considéré l’implication de polymorphismes fréquents, chacun ayant un effet relativement faible individuellement, alors que les études de variants du nombre de copies (CNVs) ainsi que les études d’anomalies chromosomiques ont pointé l’implication possible de variants rares et de novo à une forte pénétrance. Dans une première partie, nous présentons une synthèse sur les facteurs génétiques dans la SCZ, puis une revue des arguments en faveur de l’implication d’anomalies du système glutamatergique dans la SCZ, domaine sur lequel s’est centré notre travail. Notre travail s’inscrit dans un projet plus vaste, Synapse to Disease (S2D) ayant pour objectif de séquencer 1000 gènes synaptiques dans des cohortes de patients atteints de schizophrénie ou de troubles du spectre autistique. Nous avons exploré en particulier le système glutamatergique et les récepteurs NMDA. Dans un premier article, nous montrons une association d’une mutation troncante de novo de la kinésine 17, impliquée dans le transport de la sous-unité GRIN2B des récepteurs NMDA. Dans un second article, nous explorons les mutations rares et de novo dans les sous-unités des récepteurs NMDA et montrons l’association de mutation de novo dans GRIN2A et GRIN2B avec des cas de SCZ et d’autisme. Nos résultats renforcent l’idée qu’une part des cas de schizophrénie pourrait être due à l’implication de mutations rare à effet majeur, hypothèse alternative mais non exclusive à l’hypothèse d’interactions entre variants génétiques fréquents à effet mineur.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Enfoque del paciente con sospecha de neuroinfección en urgencias

Las infecciones del sistema nervioso son importantes fuentes de morbilidad y mortalidad en el mundo, debido a diferentes factores como son el amplio uso de antibióticos que aunque contribuyen con éxito al manejo de infecciones, pero el mal uso por automedicación o tratamientos incompletos favorecen la emergencia de organismos resistentes y la existencia de “mimos infecciosos” que incluyen el síndrome de reconstitución inflamatoria (IRIS). Adicionalmente el crecimiento de las poblaciones inmunocomprometidas por el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) y por tratamientos agresivos para trasplante sólido o hematopoyético han mejorado la sobrevida de diferentes tipos de malignidades y alteraciones reumatológicas pero son poblaciones que tienen más susceptibilidad a contraer infecciones y encefalitis mediadas inmunológicamente, como son la encefalomielitis diseminada aguda (ADEM) o la encefalitis contra el receptor de N-metil-D aspartato (NMDA).

A Substrate Trapping Mutant Form of Striatal-Enriched Protein Tyrosine Phosphatase Prevents Amphetamine-Induced Stereotypies and Long-Term Potentiation in the Striatum

Background: Chronic, intermittent exposure to psychostimulant drugs results in striatal neuroadaptations leading to an increase in an array of behavioral responses on subsequent challenge days. A brain-specific striatal-enriched tyrosine phosphatase (STEP) regulates synaptic strengthening by dephosphorylating and inactivating several key synaptic proteins. This study tests the hypothesis that a substrate-trapping form of STEP will prevent the development of amphetamine-induced stereotypies. Methods: A substrate-trapping STEP protein, TAT-STEP (C-S), was infused into the ventrolateral striatum on each of 5 consecutive exposure days and I hour before amphetamine injection. Animals were challenged to see whether sensitization to the stereotypy-producing effects of amphetamine developed. The same TAT-STEP (C-S) protein was used on acute striatal slices to determine the impact on long-term potentiation and depression. Results: Infusion of TAT-STEP (C-S) blocks the increase of amphetamine-induced stereotypies when given during the 5-day period of sensitization. The TAT-STEP (C-S) has no effect if only infused on the challenge day. Treatment of acute striatal slices with TAT-STEP (C-S) blocks the induction of long-term potentiation and potentates long-term depression. Conclusions: A substrate trapping form of STEP blocks the induction of amphetamine-induced neuroplasticity within the ventrolateral striatum and supports the hypothesis that STEP functions as a tonic break on synaptic strengthening.