Role of the hypocretin system in cocaine- and alcohol-related behaviors : evidence from hypocretin-deficient mice

RésuméL'addiction aux drogues est une maladie multifactorieile affectant toutes les strates de notre société. Cependant, la vulnérabilité à développer une addiction dépend de facteurs environnementaux, génétiques et psychosociaux. L'addiction aux drogues est décrite comme étant une maladie chronique avec un taux élevé de rechutes. Elle se caractérise par un besoin irrépressible de consommer une drogue et une augmentation progressive de la consommation en dépit des conséquences néfastes. Les mécanismes cérébraux responsables des dépendances aux drogues ne sont que partiellement élucidés, malgré une accumulation croissante d'évidences démontrant des adaptations au niveau moléculaire et cellulaire au sein des systèmes dopaminergique et glutamatergique. L'identification de nouveaux facteurs neurobiologiques responsables de la vulnérabilité aux substances d'abus est cruciale pour le développement de nouveaux traitements thérapeutiques capables d'atténuer et de soulager les symptômes liés à la dépendance aux drogues.Au cours des dernières années, de nombreuses études ont démontré qu'un nouveau circuit cérébral, le système hypocrétinergique, était impliqué dans plusieurs fonctions physiologiques, tel que l'éveil, le métabolisme énergétique, la motivation, le stress et les comportements liés aux phénomènes de récompense. Le système hypocrétinergique est composé d'environ 3000-4000 neurones issus de l'hypothalamus latéral projetant dans tout ie cerveau. Des souris transgéniques pour le gène des hypocrétines ont été générées et leur phénotype correspond à celui des animaux sauvages, excepté le fait qu'elles soient atteintes d'attaques de sommeil similaires à celles observées chez les patients narcoleptiques. H semblerait que les hypocrétines soient requises pour l'acquisition et l'expression de la dépendance aux drogues. Cependant, le mécanisme précis reste encore à être élucidé. Dans ce rapport, nous rendons compte des comportements liés aux phénomènes de récompense liés à l'alcool et à la cocaine chez les souris knock-out (KO), hétérozygotes (HET) et sauvages (WT).Nous avons, dans un premier temps, évalué l'impact d'injections répétées de cocaïne (15 mg/kg, ip) sur la sensibilisation locomotrice et sur le conditionnement place préférence. Nous avons pu observer que les souris WT, HET et KO exprimaient une sensibilisation locomotrice induite par une administration chronique de cocaïne, cependant les souris déficientes en hypocrétines démontraient une sensibilisation retardée et atténuée. Π est intéressant de mentionner que les mâles HET exprimaient une sensibilisation comportementale intermédiaire. Après normalisation des données, toutes les souris exprimaient une amplitude de sensibilisation similaire, excepté les souris mâles KO qui affichaient, le premier jour de traitement, une sensibilisation locomotrice réduite et retardée, reflétant un phénotype hypoactif plutôt qu'une altération de la réponse aux traitements chroniques de cocaïne. Contre toute attente, toutes les souris femelles exprimaient un pattern similaire de sensibilisation locomotrice à la cocaïne. Nous avons ensuite évalué l'effet d'un conditionnement comportemental à un environnement associé à des injections répétées de cocaine (15 mg / kg ip). Toutes les souris, quelque soit leur sexe ou leur génotype, ont manifesté une préférence marquée pour l'environnement apparié à la cocaïne. Après deux semaines d'abstinence à la cocaïne, les mâles et les femelles déficientes en hypocrétines n'exprimaient plus aucune préférence pour le compartiment précédemment associé à la cocaïne. Alors que les souris WT et HET maintenaient leur préférence pour le compartiment associé à la cocaïne. Pour finir, à l'aide d'un nouveau paradigme appelé IntelliCage®, nous avons pu évaluer la consommation de liquide chez les femelles WT, HET et KO. Lorsqu'il n'y avait que de l'eau disponible, nous avons observé que les femelles KO avaient tendance à moins explorer les quatre coins de la cage. Lorsque les souris étaient exposées à quatre types de solutions différentes (eau, ImM quinine ou 0.2% saccharine, alcool 8% et alcool 16%), les souris KO avaient tendance à moins consommer l'eau sucrée et les solutions alcoolisées. Cependant, après normalisation des données, aucune différence significative n'a pu être observée entre les différents génotypes, suggérant que la consommation réduite d'eau sucrée ou d'alcool peut être incombée à l'hypoactivité des souris KO.Ces résultats confirment que le comportement observé chez les souris KO serait dû à des compensations développementales, puisque la sensibilisation locomotrice et le conditionnement comportemental à la cocaïne étaient similaires aux souris HET et WT. En ce qui concerne la consommation de liquide, les souris KO avaient tendance à consommer moins d'eau sucrée et de solutions alcoolisées. Le phénotype hypoactif des souris déficientes en hypocrétine est probablement responsable de leur tendance à moins explorer leur environnement. Il reste encore à déterminer si l'expression de ce phénotype est la conséquence d'un état de vigilance amoindri ou d'une motivation diminuée à la recherche de récompense. Nos résultats suggèrent que les souris déficientes en hypocrétine affichent une motivation certaine à la recherche de récompense lorsqu'elles sont exposées à des environnements où peu d'efforts sont à fournir afin d'obtenir une récompense.AbstractDrug addiction is a multifactorial disorder affecting human beings regardless their education level, their economic status, their origin or even their gender, but the vulnerability to develop addiction depends on environmental, genetic and psychosocial dispositions. Drug addiction is defined as a chronic relapsing disorder characterized by compulsive drug seeking, with loss of control over drug intake and persistent maladaptive decision making in spite of adverse consequences. The brain mechanisms responsible for drug abuse remain partially unknown despite accumulating evidence delineating molecular and cellular adaptations within the glutamatergic and the dopaminergic systems. However, these adaptations do not fully explain the complex brain disease of drug addiction. The identification of other neurobiological factors responsible for the vulnerability to substance abuse is crucial for the development of promising therapeutic treatments able to alleviate signs of drug dependence.For the past few years, growing evidence demonstrated that a recently discovered brain circuit, the hypocretinergic system, is implicated in many physiological functions, including arousal, energy metabolism, motivation, stress and reward-related behaviors. The hypocretin system is composed of a few thousands neurons arising from the lateral hypothalamus and projecting to the entire brain. Hypocretin- deficient mice have been generated, and unexpectedly, their phenotype resembles that of wild type mice excepting sleep attacks strikingly similar to those of human narcolepsy patients. Evidence suggesting that hypocretins are required for the acquisition and the expression of drug addiction has also been reported; however the precise mechanism by which hypocretins modulate drug seeking behaviors remains a matter of debate. Here, we report alcohol and cocaine reward-related behaviors in hypocretin-deficient mice (KO), as well as heterozygous (HET) and wild type (WT) littermates.We first evaluated the impact of repeated cocaine injections (15 mg/kg, ip) on locomotor sensitization and conditioned place preference. We observed that WT, HET and KO mice exhibited behavioral sensitization following repeated cocaine administrations, but hypocretin deficient males displayed a delayed and attenuated response to chronic cocaine administrations. Interestingly, HET males exhibited an intermediate pattern of behavioral sensitization. However, after standardization of the post-injection data versus the period of habituation prior to cocaine injections, all mice displayed similar amplitudes of behavioral sensitization, except a reduced response in KO males on the first day, suggesting that the delayed and reduced cocaine-induced locomotor sensitization may reflect a hypoactive phenotype and probably not an altered response to repeated cocaine administrations. Unexpectedly, all female mice exhibited similar patterns of cocaine-induced behavioral sensitization. We then assessed the behavioral conditioning for an environment repeatedly paired with cocaine injections (15 mg/kg ip). All mice, whatever their gender or genotype, exhibited a robust preference for the environment previously paired with cocaine administrations. Noteworthy, following two weeks of cocaine abstinence, hypocretin-deficient males and females no longer exhibited any preference for the compartment previously paired with cocaine rewards whereas both WT and HET mice continued manifesting a robust preference. We finally assessed drinking behaviors in WT, HET and KO female mice using a novel paradigm, the IntelliCages®. We report here that KO females tended to less explore the four cage comers where water was easily available. When exposed to four different kinds of liquid solutions (water, ImM quinine or saccharine 0.2%, alcohol 8% and alcohol 16%), KO mice tended to less consume the sweet and the alcoholic beverages. However, after data standardization, no significant differences were noticed between genotypes suggesting that the hypoactive phenotype is most likely accountable for the trend regarding the reduced sweet or alcohol intake in KO.Taken together, the present findings confirm that the behavior seen in Hcrt KO mice likely reflects developmental compensations since only a slightly altered cocaine-induced behavioral sensitization and a normal behavioral conditioning with cocaine were observed in these mice compared to HET and WT littermates. With regards to drinking behaviors, KO mice barely displayed any behavioral changes but a trend for reducing sweet and alcoholic beverages. Overall, the most striking observation is the constant hypoactive phenotype seen in the hypocretin-deficient mice that most likely is accountable for their reduced tendency to explore the environment. Whether this hypoactive phenotype is due to a reduced alertness or reduced motivation for reward seeking remains debatable, but our findings suggest that the hypocretin-deficient mice barely display any altered motivation for reward seeking in environments where low efforts are required to access to a reward.

Development of Rhodnius prolixus (Hemiptera: Reduviidae) under Constant and Cyclic Conditions of Temperature and Humidity

Development of Rhodnius prolixus after eclosion until the adult stage was studied at constant temperatures (T), 15, 20, 25, 28, 35°C, and relative humidities (RH), 75, 86 and 97%, and fluctuating (16/8 hr) temperatures, T I/II, 15/28°C, 20/25°C, 25/28°C and 25/35°C, and relative humidities, RH I/II, 86/75% and 97/75%. Eclosion or molting were not observed at 15°C and 86 or 97% RH, respectively. At 35°C and 75% RH only few insects molted. By alternating T I/II, 15/28°C and 25/35°C, insects developed at high frequency. Cumulating the average lengths of the interphases within independent groups for each instar, R. prolixus reached the adult stage most rapidly (86.7 days) and at highest frequency per instar (mean: 91.8%) at 28°C and 75% RH. Under fluctuating T I/II, development was completed within 100 days or less at 25/28°C and 25/35°C with high rates of hatch and molting. Development was slowest at fluctuating TI/II, 15/28°C and 20/25°C (>185 days), and at constant 20°C (>300 days). Mortality was higher at constant 97% RH or fluctuating RH I, 97%, than at constant or fluctuating 86% RH. Refeeding was minimal at optimal conditions of T and RH for development. The most refeeding was observed at a constant 35°C.

Expectativas del paciente y su correlación con la escala de Constant y el cuestionario de calidad de vida SF-36

El objetivo del estudio es la evaluación subjetiva del hombro a través del análisis de expectativas en el dolor, la funcionalidad, las actividades de la vida diaria y la fuerza que el paciente espera obtener tras el tratamiento de la patología del hombro, y posteriormente, evaluar la correlación de estos datos obtenidos con los resultados en la escala de Constant y en el SF- 36. La hipótesis que nos planteamos fue que las expectativas del paciente son independientes del estado funcional del hombro y de la percepción de la calidad de vida.

Effect of Sodium Loading/Depletion on Renal Oxygenation in Young Normo-and Hypertensive Men Measured with BOLD-MRI

Objective: To measure renal tissue oxygenation in young normo-and hypertensive volunteers under conditions of salt loading and depletion using blood oxygen level dependent magnetic resonance imaging (BOLD-MRI). Design and Methods: Ten normotensive (NT) male volunteers (age 26.5_7.4 y) and eight non-treated, hypertensive (HT) male volunteers (age 28.8_5.7 y) were studied after one week on a high salt (HS) regimen (6g of salt/day added to their normal regimen) and again after one week of a low sodium diet (LS). On the 8th day, BOLD-MRI was performed under standard hydration conditions. Four coronal slices were selected in each kidney, and combination sequence was used to acquire T2* weighted images. The mean R2* (1/T2*) was measured to determine cortical and medullar oxygenation. Results: Baseline characteristics and their changes are shown in the table. The mean cortical R2* was not different under conditions of HS or LS (17.8_1.3 vs. 18.2_0.6 respectively in NT group, p_0.27; 17.4_0.6 vs 17.8_0.9 in HT group, p_0.16). However, the mean medullary R2* was significantly lower under LS conditions in both groups (31.3_0.6 vs 28.1_0.8 in NT group, p_0.05; 30.3_0.8 vs 27.9_1.5 in HT group, p_0.05), corresponding to higher medullary oxygenation as compared to HS conditions, without significant changes in hemoglobin or hematocrit values. The salt induced changes in medullary oxygenation were comparable in the two groups (ANOVA, p_0.1). Conclusion: Dietary sodium restriction leads to increased renal medullary oxygenation compared to high sodium intake in normo-and hypertensive subjects. This observation may in part explain the potential renal benefits of a low sodium intake.

Are oxygen uptake kinetics modified when using a respiratory snorkel?

PURPOSE: The aim of this study was to compare VO2 kinetics during constant power cycle exercise measured using a conventional facemask (CM) or a respiratory snorkel (RS) designed for breath-by-breath analysis in swimming. METHODS: VO2 kinetics parameters-obtained using CM or RS, in randomized counterbalanced order-were compared in 10 trained triathletes performing two submaximal heavy-intensity cycling square-wave transitions. These VO2 kinetics parameters (ie, time delay: td1, td2; time constant: τ1, τ2; amplitude: A1, A2, for the primary phase and slow component, respectively) were modeled using a double exponential function. In the case of the RS data, this model incorporated an individually determined snorkel delay (ISD). RESULTS: Only td1 (8.9 ± 3.0 vs 13.8 ± 1.8 s, P < .01) differed between CM and RS, whereas all other parameters were not different (τ1 = 24.7 ± 7.6 vs 21.1 ± 6.3 s; A1 = 39.4 ± 5.3 vs 36.8 ± 5.1 mL x min(-1) x kg(-1); td2 = 107.5 ± 87.4 vs 183.5 ± 75.9 s; A2' (relevant slow component amplitude) = 2.6 ± 2.4 vs 3.1 ± 2.6 mL x min(-1) x kg(-1) for CM and RS, respectively). CONCLUSIONS: Although there can be a small mixture of breaths allowed by the volume of the snorkel in the transition to exercise, this does not appear to significantly influence the results. Therefore, given the use of an ISD, the RS is a valid instrument for the determination of VO2 kinetics within submaximal exercise.

Thermal Constant of an Experimental Population of Muscina stabulans (Fallén 1817) (Diptera:Muscidae) in the Laboratory

A study was conducted to investigate the thermal constant in an experimental population of Muscina stabulans (Fallén 1817). A natural population was obtained from a livestock and their F1 generations were maintained at four constant temperatures (16°C, 20°C, 26°C and 31°C). The thermal constant was calculated by the hyperbole method using the base temperature, tb = 4.4°C and the thermal constant K = 35.3 GD. Ricker's geometric regression, considering tb = 7.8°C and K = 28.9 GD was also calculated.

High constant incidence rates of second primary cancers of the head and neck: a pooled analysis of 13 cancer registries.

Scanty data are available on the incidence (i.e., the absolute risk) of second cancers of the head and neck (HN) and its pattern with age. We investigated this issue using data from a multicentric study of 13 population-based cancer registries from Europe, Canada, Australia and Singapore for the years 1943-2000. A total of 99,257 patients had a first primary HN cancer (15,985 tongue, 22,378 mouth, 20,758 pharyngeal, and 40,190 laryngeal cancer), contributing to 489,855 person-years of follow-up. A total of 1,294 of the patients (1.3%) were diagnosed with second HN cancers (342 tongue, 345 mouth, 418 pharynx and 189 larynx). Male incidence rates of first HN cancer steeply increased from 0.68/100,000 at age 30-34 to 46.2/100,000 at age 70-74, and leveled off at older age; female incidence increased from 0.50/100,000 at age 30-34 to 16.5/100,000 at age 80-84. However, age-specific incidence of second HN cancers after a first HN cancer in men was around 200-300/100,000 between age 40-44 and age 70-74 and tended to decline at subsequent ages (150/100,000 at age 80-84); in women, incidence of second HN cancers was around 200-300/100,000 between age 45-49 and 80-84. The patterns of age-specific incidence were consistent for different subsites of second HN cancer and sexes; moreover, they were similar for age-specific incidence of first primary HN cancer in patients who subsequently developed a second HN cancer. The incidence of second HN cancers does not increase with age, but remains constant, or if anything, decreases with advancing age.

Effect of sodium loading/depletion on renal oxygenation in young normotensive and hypertensive men

Rapport de synthèse:Le but de cette étude était d'investiguer pour la première fois chez l'homme l'effet du sodium alimentaire et de l'hypertension artérielle sur l'oxygénation tissulaire par une technique spéciale d'imagerie à résonance magnétique nommée 'BOLD-IRM' (Blood Oxygen Level Dependent-IRM). Le BOLD-IRM est une technique nouvelle qui permet de mesurer la bio disponibilité tissulaire d'oxygène de façon non-invasive chez l'homme, en utilisant le déoxyhémoglobine comme produit de contraste endogène.Le rational de cette étude était double. Premièrement, des changements dans l'apport sodique alimentaire devraient théoriquement influencer l'oxygénation tissulaire rénale, étant donné que la réabsorption tubulaire du sodium est un transport actif nécessitant de l'énergie et de l'oxygène. Deuxièmement, des études chez l'animal suggèrent une rôle possible de l'hypoxie tissulaire dans le développement de la néphropathie hypertensive.Nous avons déterminé l'oxygénation rénale avec le BOLD-IRM chez dix hommes normo tendus (âgés de 26.5±7.4 ans) et huit hommes hypertendus non-traités (âgés de 28.8±5.7 ans) une semaine après un régime riche en sel (>200 mmol/jour), et de nouveau une semaine après un régime pauvre en sel (<100 mmol/jour). En parallèle, nous avons mesuré la clearance de l'inuline, du p- aminohippurate (PAH) et du lithium endogène, afin de déterminer respectivement la filtration glomérulaire, le flux sanguin rénal et le 'renal sodium handling', tous des paramètres ayant la capacité d'influencer la consommation et/ou la disponibilité d'oxygène tissulaire. Nous nous attendions d'une côté à une oxygénation rénale diminuée chez les sujets hypertendus par rapport aux sujets normo tendus, et d'une autre côté à une augmentation de l'oxygénation tissulaire rénale après une semaine de régime pauvre en sel par rapport à la phase d'un régime riche en sel.Nous retenons comme résultat principal une augmentation de l'oxygénation rénale médullaire suite à une restriction sodique par rapport à un régime riche en sel chez tous les participants (normo-et hypertendus). Chez les participants normotendus ces changements correlaient avec des changements dans le transport actif du sodium, et ceci indépendamment du flux sanguin rénal. Contrairement à ce qu'on attendait, l'oxygénation rénale médullaire était plus élevé chez les sujets hypertendus par rapport aux sujets normotendus.En résumé, ces observations offrent possiblement une explication pour les bénéfices rénaux liés à un régime pauvre en sel. En plus, la combinaison d'études de clearance et le BOLD- IRM comme utilisé dans cette étude se sont révélés un outil performant et prometteur qui peut stimuler la recherche dans ce domaine.