Étude de la relation entre les conformations et la signalisation des 7TMRs

L’interaction d’un ligand avec un récepteur à sept domaines transmembranaires (7TMR) couplé aux protéines G, mène à l’adoption de différentes conformations par le récepteur. Ces diverses conformations pourraient expliquer l’activation différentielle des voies de signalisation. Or, le lien entre la conformation et l’activité du récepteur n’est pas tout à fait claire. Selon les modèles classiques pharmacologiques, comme le modèle du complexe ternaire, il n’existe qu’un nombre limité de conformations qu’un récepteur peut adopter. Afin d’établir un lien entre la structure et la fonction des récepteurs, nous avons choisi dans un premier temps, le récepteur de chimiokine CXCR4 comme récepteur modèle. Ce dernier, est une cible thérapeutique prometteuse, impliqué dans l’entrée du VIH-1 dans les cellules cibles et dans la dissémination de métastases cancéreuses. Grâce au transfert d’énergie par résonance de bioluminescence (BRET) nous pouvons détecter les changements conformationnels des homodimères constitutifs de CXCR4 dans les cellules vivantes. En conséquence, nous avons mesuré les conformations de mutants de CXCR4 dont les mutations affecteraient sa fonction. Nous montrons que la capacité des mutants à activer la protéine Galphai est altérée suite au traitement avec l’agoniste SDF-1. Notamment, ces mutations altèrent la conformation du récepteur à l’état basal ainsi que la réponse conformationnelle induite suite au traitement avec l’agoniste SDF-1, l’agoniste partiel AMD3100 ou l’agoniste inverse TC14012. Ainsi, différentes conformations de CXCR4 peuvent donner lieu à une activation similaire de la protéine G, ce qui implique une flexibilité des récepteurs actifs qui ne peut pas être expliquée par le modèle du complexe ternaire (Berchiche et al. 2007). Également, nous nous sommes intéressés au récepteur de chimiokine CCR2, exprimé à la surface des cellules immunitaires. Il joue un rôle important dans l’inflammation et dans des pathologies inflammatoires telles que l’asthme. CCR2 forme des homodimères constitutifs et possède différents ligands naturels dont la redondance fonctionnelle a été suggérée. Nous avons étudié le lien entre les conformations et les activations d’effecteurs (fonctions) de CCR2. Notre hypothèse est que les différents ligands naturels induisent différentes conformations du récepteur menant à différentes fonctions. Nous montrons que les réponses de CCR2 aux différents ligands ne sont pas redondantes au niveau pharmacologique et que les chimiokines CCL8, CCL7 et CCL13 (MCP-2 à MCP-4) sont des agonistes partiels de CCR2, du moins dans les systèmes que nous avons étudiés. Ainsi, l’absence de redondance fonctionnelle parmi les chimiokines liant le même récepteur, ne résulterait pas de mécanismes complexes de régulation in vivo, mais ferait partie de leurs propriétés pharmacologiques intrinsèques (Berchiche et al. 2011). Enfin, nous nous sommes intéressés au récepteur de chimiokine CXCR7. Récemment identifié, CXCR7 est le deuxième récepteur cible de la chimiokine SDF-1. Cette chimiokine a été considérée comme étant capable d’interagir uniquement avec le récepteur CXCR4. Notamment, CXCR4 et CXCR7 possèdent un patron d’expression semblable dans les tissus. Nous avons évalué l’effet de l’AMD3100, ligand synthétique de CXCR4, sur la conformation et la signalisation de CXCR7. Nos résultats montrent qu’AMD3100, tout comme SDF-1, lie CXCR7 et augmente la liaison de SDF-1 à CXCR7. Grâce au BRET, nous montrons aussi qu’AMD3100 seul est un agoniste de CXCR7 et qu’il est un modulateur allostérique positif de la liaison de SDF-1 à CXCR7. Aussi, nous montrons pour la première fois le recrutement de la beta-arrestine 2 à CXCR7 en réponse à un agoniste. L’AMD3100 est un ligand de CXCR4 et de CXCR7 avec des effets opposés, ce qui appelle à la prudence lors de l’utilisation de cette molécule pour l’étude des voies de signalisation impliquant SDF-1 (Kalatskaya et al. 2009). En conclusion, nos travaux amènent des évidences qu’il existe plusieurs conformations actives des récepteurs et appuient les modèles de structure-activité des récepteurs qui prennent en considération leur flexibilité conformationnelle.

Rôle du récepteur aux cannabinoïdes CB2 sur la synaptogenèse

Lors de cette étude, nous avons d’abord localisé les récepteurs CB1 et CB2 sur les structures neuronales. Nous avons montré que les récepteurs CB1 et CB2 sont présents sur les dendrites et les axones et les filopodes. Dans le même ordre d’idée, nous avons localisé le récepteur DCC sur les structures neuronales. Celui-ci est aussi présent sur les dendrites, les axones et les filopodes. Ces résultats suggèrent que le récepteur DCC serait impliqué non seulement dans le processus de synaptogenèse médié par le récepteur CB1, comme cela a été montré dans le laboratoire du professeur Bouchard, mais aussi dans celui, éventuellement, médié par le récepteur CB2. Nous avons ensuite évalué l’effet des ligands du récepteur CB2. Nous n’avons détecté aucun effet clair des agonistes inverses (AM630 et JTE907) et des agonistes (JWH015 et JWH133) quant à la médiation du processus de synaptogenèse en terme de variation de la densité des filopodes et des points de contacts synaptiques. Nous avons obtenu des résultats variables. Ceux-ci furent non reproductibles. Nous avons obtenu des résultats différents des résultats originaux lorsque nous avons requantifié visuellement les mêmes photos à deux reprises Nous avons développé une méthode informatisée de quantification qui nous a permis d’obtenir des résultats reproductibles. Cependant, nous n’avons toujours pas détecté d’effets sur la synaptogenèse médiés par le récepteur CB2. Ces résultats préliminaires ne nous permettent ni d’infirmer, ni de confirmer d’éventuels effets sur la synaptogenèse médiés par le récepteur CB2. Une étude exhaustive serait nécessaire pour le déterminer.

Modulation par le récepteur neurokinine-1du mécanisme d’action des immunosuppresseurs chez les cellules T.

Le récepteur neurokinine 1 (NK1R) est impliqué dans la régulation des réponses immunitaires innées et adaptatives. Cependant, les mécanismes par lesquels le NK1R modulerait ces réponses ne sont pas connus. Chez les cellules T, les voies de la calcineurine et de la mTOR constituent les cibles d’immunosuppresseurs, comme la cyclosporine A (CsA), le tacrolimus et la rapamycine. Ainsi, nous avons voulu déterminer si le NK1R pourrait agir sur ces voies et si le blocage pharmacologique du NK1R avec des antagonistes sélectifs, pourrait augmenter l’action de ces immunosuppresseurs sur l’activation des cellules T. Tout d’abord, nos résultats ont montré que les cellules Jurkat (celules T humaines) exprimaient à la fois le gène du NK1R et de son ligand (les endokinines). Ceci suggère l'existence d'une régulation autocrine tachykinergique de la fonction des cellules T. Cette hypothèse est appuyée par nos données, où nous avons observé que le blocage du NK1R avec des antagonistes spécifiques (L-733,060 et L-703,606) chez les cellules Jurkat, inhibe la production d'IL-2 et diminue l'activation du NFAT (substrat de la calcineurine). De façon intéressante, nous avons montré un effet de combinaison entre les antagonistes du NK1R et les inhibiteurs de la calcineurine (CsA et tacrolimus) sur la production d’IL-2 et l’activation du NFAT. En revanche, le blocage du NK1R n'a pas d'effet inhibiteur sur l’activation de la mTOR et la p70S6K, mais réduit la phosphorylation de S6R (Ser235/236) et Akt (Ser473). Enfin, nous n’avons observé aucun effet de combinaison avec la rapamycine et l’antagoniste NK1R sur l’activation de mTOR et de sa voie de signalisation. L’ensemble de nos résultats, démontrent la présence d'un nouveau mécanisme de régulation de NFAT impliquant le système tachykinergique NK1R/endokinines chez les cellules T. Par conséquent, nous suggérons que la combinaison des antagonistes NK1R avec les inhibiteurs de la calcineurine pourrait être une alternative thérapeutique intéressante afin de réduire les doses de CsA et le FK506 dans les protocoles de prévention de rejet de greffes.

Voies de signalisation non-canoniques du récepteur V2 de la vasopressine

Le récepteur V2 (V2R) de la vasopressine est un récepteur couplé aux protéines G (RCPG), jouant un rôle fondamental dans le maintien de l’homéostasie hydrosodique. À l’instar de nombreux RCPGs, il est capable d’interagir avec plusieurs types de protéines G hétérotrimériques et possède des voies de signalisation peu explorées aux mécanismes mal compris. Ces voies non canoniques font l’objet des travaux exposés dans ce mémoire. Il s’agit d’explorer les caractéristiques et mécanismes de la signalisation de V2R via G12, et de la voie d’activation d’ERK 1/2 par transactivation du récepteur de l’insulin-like growth factor 1, IGF1R. Par des études de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET), nous exposons la capacité de V2R à interagir avec la sous-unité Gα12 ainsi que la modulation de la conformation de l’hétérotrimère G12 par l’agoniste de V2R, l’arginine-vasopressine. Ces travaux dévoilent également la modulation de l’interaction entre Gα12 et son effecteur classique RhoA, suggérant un engagement de RhoA, ainsi que la potentialisation via Gα12 de la production d’AMP cyclique. À l’aide de diverses méthodes d’inhibition sélective, nos résultats précisent les mécanismes de la transactivation. Ils supportent notamment le rôle initiateur de l’activation de Src par V2R et l’absence d’implication des ligands connus d’IGF1R dans la transactivation. La métalloprotéase MMP 3 apparaît par ailleurs comme un bon candidat pour réguler la transactivation. Ce projet met en lumière des modes de signalisation peu explorés de V2R, dont l’implication physiologique et physiopathologique pourrait s’avérer significative, au-delà d’un apport fondamental dans la compréhension de la signalisation des RCPGs.

Strategies for revascularizing the ischemic retina

Les rétinopathies ischémiques (RI) sont la cause majeure de cécité chez les personnes âgées de moins de 65 ans. Il existe deux types de RIs soit la rétinopathie du prématuré (ROP) ainsi que la rétinopathie diabétique (RD). Les RIs sont décrites en deux phases soit la phase de vasooblitération, marquée par une perte importante de vaisseaux sanguins, et une phase de néovascularisation secondaire à lʼischémie menant à une croissance pathologique de vaisseaux. Cette seconde phase peut générer des complications cliniques telles quʼun oedème dans lʼhumeur vitré ainsi que le détachement de la rétine chez les patients déjà atteints dʼune RI. Les traitements approuvés pour les RIs visent à réduire la formation des vaisseaux pathologiques ou lʼoedème; mais ceux-ci malheureusement ne règlent pas les problèmes sous-jacents tels que la perte vasculaire et lʼischémie. La rétine est un tissu hautement vascularisé qui contribue à lʼirrigation et à lʼhoméostasie des neurones. Lʼinteraction neurovasculaire, comprenant de neurones, vaisseaux et cellules gliales, contribue au maintien de cette homéostasie. Durant le développement, les neurones et les cellules gliales jouent un rôle important dans la vascularisation de la rétine en sécrétant des facteurs qui stimulent l'angiogenèse. Cependant, nos connaissances sur lʼinteraction neurovasculaire dans les RIs sont limitées. En identifiant les interactions importantes entre les cellules composant cette unité neurovasculaire dans la rétine, nous pourrons viser des cibles qui engendreront une revascularisation seine afin de diminuer les signes pathologiques chez les patients atteints dʼune RI. Les travaux présentés dans cette thèse visent à mieux expliquer cette interaction neurovasculaire en soulignant des concepts importants propres aux RIs. En utilisant un modèle de rétinopathie induite par lʼoxygène chez la souris, qui reproduit les caractéristiques importantes de la ROP (et en certaines instances, la RD), nous identifions quelques molécules clés jouant un rôle significatif dans les RIs soit la sémaphorine 3A (sema3A), lʼIL-1β, ainsi que le récepteur PAR2. Nos résultats démontrent que Sema3A, sécrétée par les cellules ganglionnaires rétiniennes (CGRs) durant une ischémie, empêche la revascularisation normale et que cette expression est induite par lʼIL-1β provenant des microglies activées. En bloquant Sema3A directement ou via lʼinhibition de lʼIL- 1β, nous remarquons une revascularisation seine ainsi quʼune diminution importante des vaisseaux pathologiques. Cela nous indique que Sema3A est impliquée dans la guidance vasculaire et quʼelle contribue à la pathogenèse des RIs. Lʼactivation de façon exogène de PAR2, identifié aussi comme régulateur du récepteur de lʼIL-1β (IL- 1RI) sur les CGRs, se traduit par une diminution séquentielle de lʼIL-1RI et de Sema3A ce qui mène également à une revascularisation seine. En conclusion, ces travaux soulignent lʼimportance de lʼinteraction neurovasculaire ainsi que la guidance vasculaire dans les RIs. Ils renforcent lʼimportance de la communication entre neurone, vaisseau et microglie dans la pathogenèse des RIs. Finalement, nous identifions quelques molécules clés qui pourront servir comme cibles afin de lutter contre lʼischémie qui cause des problèmes vasculaires chez les patients atteints dʼune RI.

Functional studies of the deubiquitinating enzymes USP19, USP4 and UCH-L1

El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.

Δ9-tetrahydrocannabivarin suppresses in vitro epileptiform and in vivo seizure activity in adult rat

Purpose: We assessed the anticonvulsant potential of the phytocannabinoid Δ9-tetrahydrocannabivarin (Δ9-THCV) by investigating its effects in an in vitro piriform cortex (PC) brain slice model of epileptiform activity, on cannabinoid CB1 receptor radioligand-binding assays and in a generalized seizure model in rats. Methods: Δ9-THCV was applied before (10 μmΔ9-THCV) or during (10–50 μmΔ9-THCV) epileptiform activity induced by Mg2+-free extracellular media in adult rat PC slices and measured using multielectrode array (MEA) extracellular electrophysiologic techniques. The actions of Δ9-THCV on CB1 receptors were examined using [3H]SR141716A competition binding and [35S]GTPS assays in rat cortical membranes. Effects of Δ9-THCV (0.025–2.5 mg/kg) on pentylenetetrazole (PTZ)–induced seizures in adult rats were also assessed. Results: After induction of stable spontaneous epileptiform activity, acute Δ9-THCV application (≥20 μm) significantly reduced burst complex incidence and the amplitude and frequency of paroxysmal depolarizing shifts (PDSs). Furthermore, slices pretreated with 10 μmΔ9-THCV prior to induction of epileptiform activity exhibited significantly reduced burst complex incidence and PDS peak amplitude. In radioligand-binding experiments, Δ9-THCV acted as a CB1 receptor ligand, displacing 0.5 nm [3H]SR141716A with a Ki∼290 nm, but exerted no agonist stimulation of [35S]GTPS binding. In PTZ-induced seizures in vivo, 0.25 mg/kg Δ9-THCV significantly reduced seizure incidence. Discussion: These data demonstrate that Δ9-THCV exerts antiepileptiform and anticonvulsant properties, actions that are consistent with a CB1 receptor–mediated mechanism and suggest possible therapeutic application in the treatment of pathophysiologic hyperexcitability states.

Tweaking the gain on platelet regulation: The tachykinin connection

Soluble factors such as ADP and thromboxane (TX) A(2) that are secreted or released by platelets at sites of tissue injury, mediate autocrine and paracrine regulation of platelet function, resulting in rapid localised thrombus formation. The suppression of platelet function, particularly through targeting such secondary regulatory mechanisms, that serve to 'fine-tune' the platelet response, has proven effective in the prevention of inappropriate platelet activation that results in thrombosis. The most commonly used anti-platelet approaches (ADP receptor antagonism or inhibition of TXA(2) synthesis), however, lack efficacy in many patients, suggesting the existence of additional uncharacterised mechanisms for the regulation of platelet function. Recent data, which form a focus of this review, have identified peripheral tachykinin peptide family members, such as substance P and the newly identified endokinins, as physiologically important positive feedback regulators of platelet function. The actions of tachykinins that are released from platelets during activation are mediated by the neurokinin-1 receptor. Initial analysis of the role of this receptor in platelet thrombus formation, and thrombosis in the mouse, indicate this to be a promising new target for the development of anti-thrombotic drugs. (C) 2008 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Substance P released by TRPV1-expressing neurons produces reactive oxygen species that mediate ethanol-induced gastric injury

Although neurokinin 1 receptor antagonists prevent ethanol (EtOH)-induced gastric lesions, the mechanisms by which EtOH releases substance P (SP) and SP damages the mucosa are unknown. We hypothesized that EtOH activates transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) on sensory nerves to release SP, which stimulates epithelial neurokinin 1 receptors to generate damaging reactive oxygen species (ROS). SP release was assayed in the mouse stomach, ROS were detected using dichlorofluorescein diacetate, and neurokinin 1 receptors were localized by immunofluorescence. EtOH-induced SP release was prevented by TRPV1 antagonism. High dose EtOH caused lesions, and TRPV1 or neurokinin 1 receptor antagonism and neurokinin 1 receptor deletion inhibited lesion formation. Coadministration of low, innocuous doses of EtOH and SP caused lesions by a TRPV1-independent but neurokinin 1 receptor-dependent process. EtOH, capsaicin, and SP stimulated generation of ROS by superficial gastric epithelial cells expressing neurokinin 1 receptors by a neurokinin 1 receptor-dependent mechanism. ROS scavengers prevented lesions induced by a high EtOH dose or a low EtOH dose plus SP. Gastric lesions are caused by an initial detrimental effect of EtOH, which is damaging only if associated with TRPV1 activation, SP release from sensory nerves, stimulation of neurokinin 1 receptors on epithelial cells, and ROS generation.

Endocannabinoids, FOXO and the metabolic syndrome: redox, function and tipping point--the view from two systems

The endocannabinoid system (ECS) was only 'discovered' in the 1990s. Since then, many new ligands have been identified, as well as many new intracellular targets--ranging from the PPARs, to mitochondria, to lipid rafts. It was thought that blocking the CB-1 receptor might reverse obesity and the metabolic syndrome. This was based on the idea that the ECS was dysfunctional in these conditions. This has met with limited success. The reason may be that the ECS is a homeostatic system, which integrates energy seeking and storage behaviour with resistance to oxidative stress. It could be viewed as having thrifty actions. Thriftiness is an innate property of life, which is programmed to a set point by both environment and genetics, resulting in an epigenotype perfectly adapted to its environment. This thrifty set point can be modulated by hormetic stimuli, such as exercise, cold and plant micronutrients. We have proposed that the physiological and protective insulin resistance that underlies thriftiness encapsulates something called 'redox thriftiness', whereby insulin resistance is determined by the ability to resist oxidative stress. Modern man has removed most hormetic stimuli and replaced them with a calorific sedentary lifestyle, leading to increased risk of metabolic inflexibility. We suggest that there is a tipping point where lipotoxicity in adipose and hepatic cells induces mild inflammation, which switches thrifty insulin resistance to inflammation-driven insulin resistance. To understand this, we propose that the metabolic syndrome could be seen from the viewpoint of the ECS, the mitochondrion and the FOXO group of transcription factors. FOXO has many thrifty actions, including increasing insulin resistance and appetite, suppressing oxidative stress and shifting the organism towards using fatty acids. In concert with factors such as PGC-1, they also modify mitochondrial function and biogenesis. Hence, the ECS and FOXO may interact at many points; one of which may be via intracellular redox signalling. As cannabinoids have been shown to modulate reactive oxygen species production, it is possible that they can upregulate anti-oxidant defences. This suggests they may have an 'endohormetic' signalling function. The tipping point into the metabolic syndrome may be the result of a chronic lack of hormetic stimuli (in particular, physical activity), and thus, stimulus for PGC-1, with a resultant reduction in mitochondrial function and a reduced lipid capacitance. This, in the context of a positive calorie environment, will result in increased visceral adipose tissue volume, abnormal ectopic fat content and systemic inflammation. This would worsen the inflammatory-driven pathological insulin resistance and inability to deal with lipids. The resultant oxidative stress may therefore drive a compensatory anti-oxidative response epitomised by the ECS and FOXO. Thus, although blocking the ECS (e.g. via rimonabant) may induce temporary weight loss, it may compromise long-term stress resistance. Clues about how to modulate the system more safely are emerging from observations that some polyphenols, such as resveratrol and possibly, some phytocannabinoids, can modulate mitochondrial function and might improve resistance to a modern lifestyle.

Adenosine modulates alpha2-adrenergic receptors through a phospholipase C pathway in brainstem cell culture of rats

Adenosine acts in the nucleus tractus solitarii (NTS), one of the main brain sites related to cardiovascular control. In the present study we show that A(1) adenosine receptor (A(1R)) activation promotes an increase on alpha(2)-adrenoceptor (Alpha(2R)) binding in brainstem cell culture from newborn rats. We investigated the intracellular cascade involved in such modulatory process using different intracellular signaling molecule inhibitors as well as calcium chelators. Phospholipase C, protein kinase Ca(2+)-dependent, IP(3) receptor and intracellular calcium were shown to participate in A(1R)/Alpha(2R) interaction. In conclusion, this result might be important to understand the role of adenosine within the NTS regarding autonomic cardiovascular control. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Differential regulation of the renin-angiotensin system by nicotine in WKY and SHR glia

Given that (1) the renin-angiotensin system (RAS) is compartmentalized within the central nervous system in neurons and glia (2) the major source of brain angiotensinogen is the glial cells, (3) the importance of RAS in the central control of blood pressure, and (4) nicotine increases the probability of development of hypertension associated to genetic predisposition; the objective of the present study was to evaluate the effects of nicotine on the RAS in cultured glial cells from the brainstem and hypothalamus of Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive (SHR) rats. Ligand binding, real-time PCR and western blotting assays were used to compare the expression of angiotensinogen, angiotensin converting enzyme, angiotensin converting enzyme 2 and angiotensin II type1 receptors. We demonstrate, for the first time, that there are significant differences in the basal levels of RAS components between WKY and SHR rats in glia from 1-day-old rats. We also observed that nicotine is able to modulate the renin-angiotensin system in glial cells from the brainstem and hypothalamus and that the SHR responses were more pronounced than WKY ones. The present data suggest that nicotine effects on the RAS might collaborate to the development of neurogenic hypertension in SHR through modulation of glial cells.

Acquisition of Pavlovian Fear Conditioning Using beta-Adrenoceptor Activation of the Dorsal Premammillary Nucleus as an Unconditioned Stimulus to Mimic Live Predator-Threat Exposure

In the present work, we sought to mimic the internal state changes in response to a predator threat by pharmacologically stimulating the brain circuit involved in mediating predator fear responses, and explored whether this stimulation would be a valuable unconditioned stimulus (US) in an olfactory fear conditioning paradigm (OFC). The dorsal premammillary nucleus (PMd) is a key brain structure in the neural processing of anti-predatory defensive behavior and has also been shown to mediate the acquisition and expression of anti-predatory contextual conditioning fear responses. Rats were conditioned by pairing the US, which was an intra-PMd microinjection of isoproterenol (ISO; beta-adrenoceptor agonist), with amyl acetate odor-the conditioned stimulus (CS). ISO (10 and 40 nmol) induced the acquisition of the OFC and the second-order association by activation of beta-1 receptors in the PMd. Furthermore, similar to what had been found for contextual conditioning to a predator threat, atenolol (beta-1 receptor antagonist) in the PMd also impaired the acquisition and expression of OFC promoted by ISO. Considering the strong glutamatergic projections from the PMd to the dorsal periaqueductal gray (dPAG), we tested how the glutamatergic blockade of the dPAG would interfere with the OFC induced by ISO. Accordingly, microinjections of NMDA receptor antagonist (AP5, 6 nmol) into the dPAG were able to block both the acquisition, and partially, the expression of the OFC. In conclusion, we have found that PMd beta-1 adrenergic stimulation is a good model to mimic predatory threat-induced internal state changes, and works as a US able to mobilize the same systems involved in the acquisition and expression of predator-related contextual conditioning. Neuropsychopharmacology (2011) 36, 926-939; doi:10.1038/npp.2010.231; published online 5 January 2011

Switching control of sympathetic activity from forebrain to hindbrain in chronic dehydration

We investigated the mechanisms responsible for increased blood pressure and sympathetic nerve activity (SNA) caused by 2-3 days dehydration (DH) both in vivo and in situ preparations. In euhydrated (EH) rats, systemic application of the AT(1) receptor antagonist Losartan and subsequent pre-collicular transection (to remove the hypothalamus) significantly reduced thoracic (t) SNA. In contrast, in DH rats, Losartan, followed by pre-collicular and pontine transections, failed to reduce tSNA, whereas transection at the medulla-spinal cord junction massively reduced tSNA. In DH but not EH rats, selective inhibition of the commissural nucleus tractus solitarii (cNTS) significantly reduced tSNA. Comparable data were obtained in both in situ and in vivo (anaesthetized/conscious) rats and suggest that following chronic dehydration, the control of tSNA transfers from supra-brainstem structures (e. g. hypothalamus) to the medulla oblongata, particularly the cNTS. As microarray analysis revealed up-regulation of AP1 transcription factor JunD in the dehydrated cNTS, we tested the hypothesis that AP1 transcription factor activity is responsible for dehydration-induced functional plasticity. When AP1 activity was blocked in the cNTS using a viral vector expressing a dominant negative FosB, cNTS inactivation was ineffective. However, tSNA was decreased after pre-collicular transection, a response similar to that seen in EHrats. Thus, the dehydration-induced switch in control of tSNA from hypothalamus to cNTS seems to be mediated via activation of AP1 transcription factors in the cNTS. If AP1 activity is blocked in the cNTS during dehydration, sympathetic activity control reverts back to forebrain regions. This unique reciprocating neural structure-switching plasticity between brain centres emphasizes the multiple mechanisms available for the adaptive response to dehydration.

Characterization of the mechanisms underlying the inflammatory response to Polistes lanio lanio (paper wasp) venom in mouse dorsal skin

Stings by Polistes wasps can cause life-threatening allergic reactions, pain and inflammation. We examined the changes in microvascular permeability and neutrophil influx caused by the venom of Polistes lanio a paper wasp found in southeastern Brazil. The intradermal injection of wasp venom caused long-lasting paw oedema and dose-dependently increased microvascular permeability in mouse dorsal skin. SR140333, an NK(1) receptor antagonist, markedly inhibited the response, but the NK(2) receptor antagonist SR48968 was ineffective. The oedema was reduced in capsaicin-treated rats, indicating a direct activation of sensory fibres. Dialysis of the venom partially reduced the oedema and the remaining response was further inhibited by SR140333. Mass spectrometric analysis of the venom revealed two peptides (QPPTPPEHRFPGLM and ASEPTALGLPRIFPGLM) with sequence similarities to the C-terminal region of tachykinin-like peptides found in Phoneutria nigniventer spider venom and vertebrates. Wasp venom failed to release histamine from mast cells in vitro and spectrofluorometric assay of the venom revealed a negligible content of histamine in the usual dose of P.l. lanio venom (1 nmol of histamine/7 mu g of venom)that was removed by dialysis. The histamine H(1) receptor antagonist pyrilamine, but not bradykinin B(1) or B(2) receptor antagonists, inhibited venom-induced oedema. In conclusion, P. l. lanio venom induces potent oedema and increases vascular permeability in mice, primarily through activation of tachykinin NK(1) receptors by substance P released from sensory C fibres, which in turn releases histamine from dermal mast cells. This is the first description of a neurovascular mechanism for P. l. lanio venom-mediated inflammation. The extent to which the two tachykinin-like peptides identified here contribute to this neurogenic inflammatory response remains to be elucidated. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.