Contrasting effects of acute and chronic treatment with imipramine and fluoxetine on inhibitory avoidance and escape responses in mice exposed to the elevated T-maze

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A intensificação do comportamento tipo ansiedade induzido por cafeína em Daniorerio(zebrafish) é prevenida pelo tratamento com α-Tocoferol e L-NAME

O crescente consumo de bebidas com elevado teor de cafeína pode resultar no aparecimento de sintomas provenientes do transtorno de ansiedade induzida por essa droga. Atualmente, tem-se utilizado a cafeína como um indutor farmacológico do comportamento tipo ansiedade e essa indução pode facilitar a melhor compreensão da relação entre alterações comportamentais e os mecanismos de ação envolvidos nesse efeito, portanto o presente trabalho propôs que a via nitrérgica poderia ser um mecanismo chave para explicar os efeitos comportamentais produzidos pela cafeína e que esses efeitos poderiam ser revertidos por um antioxidante, logo, no presente trabalho nós tivemos como objetivo avaliar o possível efeito do L-NAME e do α-tocoferol no comportamento tipo ansiedade ampliado pela cafeína nos testes de preferência claro/escuro (PCE) e distribuição vertical eliciada pela novidade (DVN) em Daniorerio. Foram utilizados peixes da espécie Daniorerio(n=178) subdivididos nos seguintes grupos experimentais: SAL – salina 0,9%; CAF – cafeína 100 mg/kg; DMSO – dimetilsulfóxido 0,1%; L-NAME - (N -Nitro-L-arginina-metil éster hidrocloreto) 10 mg/kg; TF – α-tocoferol 1 mg/kg (receberam apenas uma injeção por i.p); SAL + SAL; DMSO + SAL; SAL + CAF; L-NAME + SAL; L-NAME +CAF; TF + CAF (receberam duas injeções seguidas, uma injeção de cada substância na forma de cotratamento, por i.p). Os animais foram submetidos ao teste de preferência claro/escuro e de distribuição vertical eliciada pela novidade. Todos os testes foram filmados e os vídeos foram avaliados utilizando o X-PLO-RAT. Os dados foram expressos em média ± erro padrão. Foi aplicado o teste de normalidade utilizando o teste Shapiro-Wilk e o teste paramétrico ANOVA de uma via com pós-teste Tukey, considerando significativos valores com p<0,05. Nós demonstramos que o α-tocoferol na dose de 1 mg/kg reverteu todos os parâmetros do comportamento tipo ansiedade ampliado pela cafeína nos testes de PCE e do DVN e esse efeito foi semelhante ao observado quando administrado um inibidor da enzima óxido nítrico sintase (NOS), L-NAME. Portanto, o presente trabalho demonstrou pela primeira vez que o efeito comportamental ampliado pela cafeína no teste escotáxico e no DVN pode ser modulado pelo sistema nitrérgico e que o α-tocoferol reverte esse efeito comportamental induzido pela cafeína de forma total.

Neurotoxicity of neem commercial formulation (Azadirachta indica A. Juss) in adult zebrafish (Danio rerio)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Activation of 5-HT2C receptors in the dorsal periaqueductal gray increases antinociception in mice exposed to the elevated plus-maze

Several findings have pointed to the role of the dorsal periaqueductal gray (dPAG) serotonin 5-HT1A and 5-HT2(A-C) receptor subtypes in the modulation of defensive behavior in animals exposed to the elevated plus-maze (EPM). Besides displaying anxiety-like behavior, rodents also exhibit antinociception in the EPM. This study investigated the effects of intra-dPAG injections of 5-HT1A and 5-HT2B/2C receptor ligands on EPM-induced antinociception in mice. Male Swiss mice received 0.1 mu l intra-dPAG injections of vehicle, 5.6 and 10 nmol of 8-OHDPAT, a 5-HT1A receptor agonist (Experiment 1), or 0.01, 0.03 and 0.1 nmol of mCPP, a 5-HT2B/2C receptor agonist (Experiment 2). Five minutes later, each mouse received an intraperitoneal injection of 0.6% acetic acid (0.1 ml/10 g body weight; nociceptive stimulus) and was individually confined in the open (OA) or enclosed (EA) arms of the EPM for 5 min, during which the number of abdominal writhes induced by the acetic acid was recorded. While intra-dPAG injection of 8-OHDPAT did not change open-arm antinociception (OAR). mCPP (0.01 nmol) enhanced it. Combined injections of ketanserin (10 nmol/0.1 mu l), a 5-HT2A/2C receptor antagonist, and 0.01 nmol of mCPP (Experiment 3), selectively and completely blocked the OAR enhancement induced by mCPP. Although intra-dPAG injection of mCPP (0.01 nmol) also produced antinociception in EA-confined mice (Experiment 2), this effect was not confirmed in Experiment 3. Moreover, no other compound changed the nociceptive response in EA-confined animals. These results suggest that the 5-HT2C receptors located within the PAG play a role in this type of environmentally induced pain inhibition in mice. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Serotonin-2C receptors in the basolateral nucleus of the amygdala mediate the anxiogenic effect of acute imipramine and fluoxetine administration

A growing body of evidence indicates that facilitation of serotonin-2C receptor (5-HT2CR)-mediated neurotransmission in the basolateral nucleus of the amygdala (BLA) is involved in anxiety generation. We investigated here whether BLA 5-HT(2C)Rs exert a differential role in the regulation of defensive behaviours related to generalized anxiety (inhibitory avoidance) and panic (escape) disorders. We also evaluated whether activation of BLA 5-HT(2C)Rs accounts for the anxiogenic effect caused by acute systemic administration of the antidepressants imipramine and fluoxetine. Male Wistar rats were tested in the elevated T-maze after intra-BLA injection of the endogenous agonist 5-HT, the 5-HT2CR agonist MK-212 or the 5-HT2CR antagonist SB-242084. This test allows the measurement of inhibitory avoidance acquisition and escape expression. We also investigated whether intra-BLA administration of SB-242084 interferes with the acute anxiogenic effect caused by imipramine and fluoxetine in the Vogel conflict test, and imipramine in the elevated T-maze. While intra-BLA administration of 5-HT and MK-212 facilitated inhibitory avoidance acquisition, suggesting an anxiogenic effect, SB-242084 had the opposite effect. None of these drugs affected escape performance. Intra-BLA injection of a sub-effective dose of SB-242084 fully blocked the anxiogenic effect caused either by the local microinjection of 5-HT or the systemic administration of imipramine and fluoxetine. Our findings indicate that 5-HT(2C)Rs in BLA are selectively involved in the regulation of defensive behaviours associated with generalized anxiety, but not panic. The results also provide the first direct evidence that activation of BLA 5-HT(2C)Rs accounts for the short-term aversive effect of antidepressants.

Role of BDNF secretion and signaling in the activity-dependent refinement of synaptic connections

Neuronal networks exhibit diverse types of plasticity, including the activity-dependent regulation of synaptic functions and refinement of synaptic connections. In addition, continuous generation of new neurons in the “adult” brain (adult neurogenesis) represents a powerful form of structural plasticity establishing new connections and possibly implementing pre-existing neuronal circuits (Kempermann et al, 2000; Ming and Song, 2005). Neurotrophins, a family of neuronal growth factors, are crucially involved in the modulation of activity-dependent neuronal plasticity. The first evidence for the physiological importance of this role evolved from the observations that the local administration of neurotrophins has dramatic effects on the activity-dependent refinement of synaptic connections in the visual cortex (McAllister et al, 1999; Berardi et al, 2000; Thoenen, 1995). Moreover, the local availability of critical amounts of neurotrophins appears to be relevant for the ability of hippocampal neurons to undergo long-term potentiation (LTP) of the synaptic transmission (Lu, 2004; Aicardi et al, 2004). To achieve a comprehensive understanding of the modulatory role of neurotrophins in integrated neuronal systems, informations on the mechanisms about local neurotrophins synthesis and secretion as well as ditribution of their cognate receptors are of crucial importance. In the first part of this doctoral thesis I have used electrophysiological approaches and real-time imaging tecniques to investigate additional features about the regulation of neurotrophins secretion, namely the capability of the neurotrophin brain-derived neurotrophic factor (BDNF) to undergo synaptic recycling. In cortical and hippocampal slices as well as in dissociated cell cultures, neuronal activity rapidly enhances the neuronal expression and secretion of BDNF which is subsequently taken up by neurons themselves but also by perineuronal astrocytes, through the selective activation of BDNF receptors. Moreover, internalized BDNF becomes part of the releasable source of the neurotrophin, which is promptly recruited for activity-dependent recycling. Thus, we described for the first time that neurons and astrocytes contain an endocytic compartment competent for BDNF recycling, suggesting a specialized form of bidirectional communication between neurons and glia. The mechanism of BDNF recycling is reminiscent of that for neurotransmitters and identifies BDNF as a new modulator implicated in neuro- and glio-transmission. In the second part of this doctoral thesis I addressed the role of BDNF signaling in adult hippocampal neurogenesis. I have generated a transgenic mouse model to specifically investigate the influence of BDNF signaling on the generation, differentiation, survival and connectivity of newborn neurons into the adult hippocampal network. I demonstrated that the survival of newborn neurons critically depends on the activation of the BDNF receptor TrkB. The TrkB-dependent decision regarding life or death in these newborn neurons takes place right at the transition point of their morphological and functional maturation Before newborn neurons start to die, they exhibit a drastic reduction in dendritic complexity and spine density compared to wild-type newborn neurons, indicating that this receptor is required for the connectivity of newborn neurons. Both the failure to become integrated and subsequent dying lead to impaired LTP. Finally, mice lacking a functional TrkB in the restricted population of newborn neurons show behavioral deficits, namely increased anxiety-like behavior. These data suggest that the integration and establishment of proper connections by newly generated neurons into the pre-existing network are relevant features for regulating the emotional state of the animal.

Targeting neuronal populations by AAV-mediated gene transfer for studying the endocannabinoid system

The cannabinoid type 1 (CB1) receptor is involved in a plethora of physiological functions and heterogeneously expressed on different neuronal populations. Several conditional loss-of-function studies revealed distinct effects of CB1 receptor signaling on glutamatergic and GABAergic neurons, respectively. To gain a comprehensive picture of CB1 receptor-mediated effects, the present study aimed at developing a gain-of-function approach, which complements conditional loss-of-function studies. Therefore, adeno-associated virus (AAV)-mediated gene delivery and Cre-mediated recombination were combined to recreate an innovative method, which ensures region- and cell type-specific transgene expression in the brain. This method was used to overexpress the CB1 receptor in glutamatergic pyramidal neurons of the mouse hippocampus. Enhanced CB1 receptor activity at glutamatergic terminals caused impairment in hippocampus-dependent memory performance. On the other hand, elevated CB1 receptor levels provoked an increased protection against kainic acid-induced seizures and against excitotoxic neuronal cell death. This finding indicates the protective role of CB1 receptor on hippocampal glutamatergic terminals as a molecular stout guard in controlling excessive neuronal network activity. Hence, CB1 receptor on glutamatergic hippocampal neurons may represent a target for novel agents to restrain excitotoxic events and to treat neurodegenerative diseases. Endocannabinoid synthesizing and degrading enzymes tightly regulate endocannabinoid signaling, and thus, represent a promising therapeutic target. To further elucidate the precise function of the 2-AG degrading enzyme monoacylglycerol lipase (MAGL), MAGL was overexpressed specifically in hippocampal pyramidal neurons. This genetic modification resulted in highly increased MAGL activity accompanied by a 50 % decrease in 2-AG levels without affecting the content of arachidonic acid and anandamide. Elevated MAGL protein levels at glutamatergic terminals eliminated depolarization-induced suppression of excitation (DSE), while depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) was unchanged. This result indicates that the on-demand availability of the endocannabinoid 2-AG is crucial for short-term plasticity at glutamatergic synapses in the hippocampus. Mice overexpressing MAGL exhibited elevated corticosterone levels under basal conditions and an increase in anxiety-like behavior, but surprisingly, showed no changes in aversive memory formation and in seizure susceptibility. This finding suggests that 2 AG-mediated hippocampal DSE is essential for adapting to aversive situations, but is not required to form aversive memory and to protect against kainic acid-induced seizures. Thus, specific inhibition of MAGL expressed in hippocampal pyramidal neurons may represent a potential treatment strategy for anxiety and stress disorders. Finally, the method of AAV-mediated cell type-specific transgene expression was advanced to allow drug-inducible and reversible transgene expression. Therefore, elements of the tetracycline-controlled gene expression system were incorporated in our “conditional” AAV vector. This approach showed that transgene expression is switched on after drug application and that background activity in the uninduced state was only detectable in scattered cells of the hippocampus. Thus, this AAV vector will proof useful for future research applications and gene therapy approaches.

Processing of temporal unpredictability in human and animal amygdala

The amygdala has been studied extensively for its critical role in associative fear conditioning in animals and humans. Noxious stimuli, such as those used for fear conditioning, are most effective in eliciting behavioral responses and amygdala activation when experienced in an unpredictable manner. Here, we show, using a translational approach in mice and humans, that unpredictability per se without interaction with motivational information is sufficient to induce sustained neural activity in the amygdala and to elicit anxiety-like behavior. Exposing mice to mere temporal unpredictability within a time series of neutral sound pulses in an otherwise neutral sensory environment increased expression of the immediate-early gene c-fos and prevented rapid habituation of single neuron activity in the basolateral amygdala. At the behavioral level, unpredictable, but not predictable, auditory stimulation induced avoidance and anxiety-like behavior. In humans, functional magnetic resonance imaging revealed that temporal unpredictably causes sustained neural activity in amygdala and anxiety-like behavior as quantified by enhanced attention toward emotional faces. Our findings show that unpredictability per se is an important feature of the sensory environment influencing habituation of neuronal activity in amygdala and emotional behavior and indicate that regulation of amygdala habituation represents an evolutionary-conserved mechanism for adapting behavior in anticipation of temporally unpredictable events.

Bases moléculaires et cellulaires d’un trouble neurodéveloppemental causé par l’haploinsuffisance de SYNGAP1

La déficience intellectuelle est la cause d’handicap la plus fréquente chez l’enfant. De nombreuses évidences convergent vers l’idée selon laquelle des altérations dans les gènes synaptiques puissent expliquer une fraction significative des affections neurodéveloppementales telles que la déficience intellectuelle ou encore l’autisme. Jusqu’à récemment, la majorité des mutations associées à la déficience intellectuelle a été liée au chromosome X ou à la transmission autosomique récessive. D’un autre côté, plusieurs études récentes suggèrent que des mutations de novo dans des gènes à transmission autosomique dominante, requis dans les processus de la plasticité synaptique peuvent être à la source d’une importante fraction des cas de déficience intellectuelle non syndromique. Par des techniques permettant la capture de l’exome et le séquençage de l’ADN génomique, notre laboratoire a précédemment reporté les premières mutations pathogéniques dans le gène à transmission autosomique dominante SYNGAP1. Ces dernières ont été associées à des troubles comportementaux tels que la déficience intellectuelle, l’inattention, des problèmes d’humeur, d’impulsivité et d’agressions physiques. D’autres patients sont diagnostiqués avec des troubles autistiques et/ou des formes particulières d’épilepsie généralisée. Chez la souris, le knock-out constitutif de Syngap1 (souris Syngap1+/-) résulte en des déficits comme l’hyperactivité locomotrice, une réduction du comportement associée à l’anxiété, une augmentation du réflexe de sursaut, une propension à l’isolation, des problèmes dans le conditionnement à la peur, des troubles dans les mémoires de travail, de référence et social. Ainsi, la souris Syngap1+/- représente un modèle approprié pour l’étude des effets délétères causés par l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur le développement de circuits neuronaux. D’autre part, il est de première importance de statuer si les mutations humaines aboutissent à l’haploinsuffisance de la protéine. SYNGAP1 encode pour une protéine à activité GTPase pour Ras. Son haploinsuffisance entraîne l’augmentation des niveaux d’activité de Ras, de phosphorylation de ERK, cause une morphogenèse anormale des épines dendritiques et un excès dans la concentration des récepteurs AMPA à la membrane postsynaptique des neurones excitateurs. Plusieurs études suggèrent que l’augmentation précoce de l’insertion des récepteurs AMPA au sein des synapses glutamatergiques contribue à certains phénotypes observés chez la souris Syngap1+/-. En revanche, les conséquences de l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur les circuits neuronaux GABAergiques restent inconnues. Les enjeux de mon projet de PhD sont: 1) d’identifier l’impact de mutations humaines dans la fonction de SYNGAP1; 2) de déterminer si SYNGAP1 contribue au développement et à la fonction des circuits GABAergiques; 3) de révéler comment l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux circuits GABAergiques affecte le comportement et la cognition. Nous avons publié les premières mutations humaines de type faux-sens dans le gène SYNGAP1 (c.1084T>C [p.W362R]; c.1685C>T [p.P562L]) ainsi que deux nouvelles mutations tronquantes (c.2212_2213del [p.S738X]; c.283dupC [p.H95PfsX5]). Ces dernières sont toutes de novo à l’exception de c.283dupC, héritée d’un père mosaïque pour la même mutation. Dans cette étude, nous avons confirmé que les patients pourvus de mutations dans SYNGAP1 présentent, entre autre, des phénotypes associés à des troubles comportementaux relatifs à la déficience intellectuelle. En culture organotypique, la transfection biolistique de l’ADNc de Syngap1 wild-type dans des cellules pyramidales corticales réduit significativement les niveaux de pERK, en fonction de l’activité neuronale. Au contraire les constructions plasmidiques exprimant les mutations W362R, P562L, ou celle précédemment répertoriée R579X, n’engendre aucun effet significatif sur les niveaux de pERK. Ces résultats suggèrent que ces mutations faux-sens et tronquante résultent en la perte de la fonction de SYNGAP1 ayant fort probablement pour conséquences d’affecter la régulation du développement cérébral. Plusieurs études publiées suggèrent que les déficits cognitifs associés à l’haploinsuffisance de SYNGAP1 peuvent émerger d’altérations dans le développement des neurones excitateurs glutamatergiques. Toutefois, si, et auquel cas, de quelle manière ces mutations affectent le développement des interneurones GABAergiques résultant en un déséquilibre entre l’excitation et l’inhibition et aux déficits cognitifs restent sujet de controverses. Par conséquent, nous avons examiné la contribution de Syngap1 dans le développement des circuits GABAergiques. A cette fin, nous avons généré une souris mutante knockout conditionnelle dans laquelle un allèle de Syngap1 est spécifiquement excisé dans les interneurones GABAergiques issus de l’éminence ganglionnaire médiale (souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+). En culture organotypique, nous avons démontré que la réduction de Syngap1 restreinte aux interneurones inhibiteurs résulte en des altérations au niveau de leur arborisation axonale et dans leur densité synaptique. De plus, réalisés sur des coupes de cerveau de souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+, les enregistrements des courants inhibiteurs postsynaptiques miniatures (mIPSC) ou encore de ceux évoqués au moyen de l’optogénétique (oIPSC) dévoilent une réduction significative de la neurotransmission inhibitrice corticale. Enfin, nous avons comparé les performances de souris jeunes adultes Syngap1+/-, Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ à celles de leurs congénères contrôles dans une batterie de tests comportementaux. À l’inverse des souris Syngap1+/-, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ ne présentent pas d’hyperactivité locomotrice, ni de comportement associé à l’anxiété. Cependant, elles démontrent des déficits similaires dans la mémoire de travail et de reconnaissance sociale, suggérant que l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux interneurones GABAergiques dérivés de l’éminence ganglionnaire médiale récapitule en partie certains des phénotypes cognitifs observés chez la souris Syngap1+/-. Mes travaux de PhD établissent pour la première fois que les mutations humaines dans le gène SYNGAP1 associés à la déficience intellectuelle causent la perte de fonction de la protéine. Mes études dévoilent, également pour la première fois, l’influence significative de ce gène dans la régulation du développement et de la fonction des interneurones. D’admettre l’atteinte des cellules GABAergiques illustre plus réalistement la complexité de la déficience intellectuelle non syndromique causée par l’haploinsuffisance de SYNGAP1. Ainsi, seule une compréhension raffinée de cette condition neurodéveloppementale pourra mener à une approche thérapeutique adéquate.

HPA Axis Activation by Ethanol Dependence in Adult and Adolescent Rats

Alcoholism is a disorder marked by cycles of heavy drinking and chronic relapse, and adolescents are an age cohort particularly susceptible to consuming large amounts of alcohol, placing them at high risk for developing an alcohol use disorder. Adolescent humans and rats voluntarily consume more alcohol than their adult counterparts, suggesting that younger consumers of alcohol may be less sensitive to its aversive effects, which are regulated by the function of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) stress axis. While HPA axis dysfunction resulting from ethanol exposure has been extensively studied in adult animals, what happens in the adolescent brain remains largely unclear. In this study, chronic injections of ethanol was used to model alcohol dependence in adult and adolescent rats, and post-withdrawal anxiety behaviors were measured using light-dark box testing. Furthermore, corticosterone (CORT) release during treatment and after withdrawal was measured by collecting fecal and plasma samples from adults and adolescents. It was found that adults, but not adolescents, exhibit significant anxiety-like behavior following chronic ethanol withdrawal. Additionally, while the process of chronic ethanol treatment elicits an increase in day-by-day CORT release in both adults and adolescents, significantly sustained levels of CORT were not observed during withdrawal for either age group. Moreover, it was found that adults experience a longer-lasting CORT increase during chronic treatment, suggesting a larger and more robust period of dysfunction in the HPA axis for older consumers of alcohol. These results highlight CORT and glucocorticoids in general as a potential therapeutic target for treatment for alcoholism, especially that which has an onset during adolescence.

Le rôle des acides gras oméga-3 sur la balance énergétique, la régulation de l’appétit, l’état émotionnel et l’implication du récepteur GPR120

L’obésité est un facteur de risque lié à des problèmes physiques, émotionnels et comportementaux. Aujourd’hui, l’alimentation est composée d’un régime typiquement occidental «Western diet» qui est riche en acides gras saturés (AGS) et pauvre en acides gras polyinsaturés (AGPI) tel que les oméga-3 (N-3) et occasionnant un déséquilibre du ratio alimentaire N-6/N-3. Ce déséquilibre est une des causes de la prévalence des maladies mentales y compris celles des troubles de l'humeur et de l’anxiété. L’acide docosahexaénoïque (ADH, 22: 6 n-3) est l’acide gras (AG) le plus abondant dans le cerveau et son accumulation est particulièrement élevée pendant la période périnatale. Il joue un rôle important dans le développement neuronal et d'autres fonctions du cerveau tel l'apprentissage et la mémoire. Des perturbations de l’environnement périnatal peuvent influencer à très long terme l’avenir de la descendance en la rendant plus susceptible de développer des problèmes d’obésité dans un contexte nutritionnel riche. On ignore cependant si le déficit alimentaire chez la mère et particulièrement en ADH aura un impact sur la motivation alimentaire de la progéniture. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le rôle potentiel des N-3 sur la balance énergétique, la motivation alimentaire, la dépression et le niveau d’anxiété des descendants de souris mâles adultes assujetties à une alimentation riche en gras. Nos données ont démontré qu‘un régime maternel déficitaire en ADH durant la période périnatale incitait la descendance à fournir plus d’effort afin d’obtenir un aliment palatable. Ceci entraînerait un dérèglement de l’homéostasie énergétique en augmentant le gain de poids et en diminuant l’activité locomotrice tout en exacerbant le comportement de type anxieux dès que les souris sont exposées à un milieu obésogène. Les acides gras libres (AGL) sont des nutriments essentiels fonctionnant comme des molécules de signalisation dans le cerveau en ayant des récepteurs qui jouent un rôle important dans le contrôle du métabolisme énergétique. Parmi eux, on distingue un récepteur couplé à la protéine G (GPCR), le GPR120. Ce récepteur activé par les AGPI ω-3 intervient dans les mécanismes anti-inflammatoires et insulino-résistants via les N-3. Une mutation dans le gène GPR120 occasionnée par une réduction de l’activité de signalisation du gène est liée à l’obésité humaine. L'objectif premier de cette deuxième étude était d’évaluer l'impact de la stimulation pharmacologique de GPR120 dans le système nerveux central (SNC) sur l'alimentation, les dépenses d'énergie, le comportement de type anxieux et la récompense alimentaire. Nos résultats démontrent qu’une injection centrale aiguë d'agoniste GPR120 III réduit la prise alimentaire ad libitum et la motivation alimentaire pour un aliment riche en gras et en sucre; ainsi que les comportements de type anxieux. L’injection centrale chronique (21 jours) de ce même agoniste GPR120 III transmis par une pompe osmotique a démontré que les souris placées sous diète hypercalorique (HFD n’ont présenté aucune modification lors de la prise alimentaire ni de gain de poids mais qu’il y avait comparativement au groupe de véhicule, une réduction du comportement de type anxieux, que ce soit dans le labyrinthe en croix surélevé (LCS) ou dans le test à champ ouvert (OFT). L’ADH est reconnu pour ses propriétés anorexigènes au niveau central. De plus, la stimulation des récepteurs de GPR120 au niveau du cerveau avec un agoniste synthétique peut produire un effet intense intervenir sur le comportement lié à l'alimentation des rongeurs. Trouver une approche visant à contrôler à la fois la neuroinflammation, la récompense alimentaire et les troubles émotionnels aiderait assurément au traitement de l'obésité et du diabète de type 2.

Le rôle des acides gras oméga-3 sur la balance énergétique, la régulation de l’appétit, l’état émotionnel et l’implication du récepteur GPR120

L’obésité est un facteur de risque lié à des problèmes physiques, émotionnels et comportementaux. Aujourd’hui, l’alimentation est composée d’un régime typiquement occidental «Western diet» qui est riche en acides gras saturés (AGS) et pauvre en acides gras polyinsaturés (AGPI) tel que les oméga-3 (N-3) et occasionnant un déséquilibre du ratio alimentaire N-6/N-3. Ce déséquilibre est une des causes de la prévalence des maladies mentales y compris celles des troubles de l'humeur et de l’anxiété. L’acide docosahexaénoïque (ADH, 22: 6 n-3) est l’acide gras (AG) le plus abondant dans le cerveau et son accumulation est particulièrement élevée pendant la période périnatale. Il joue un rôle important dans le développement neuronal et d'autres fonctions du cerveau tel l'apprentissage et la mémoire. Des perturbations de l’environnement périnatal peuvent influencer à très long terme l’avenir de la descendance en la rendant plus susceptible de développer des problèmes d’obésité dans un contexte nutritionnel riche. On ignore cependant si le déficit alimentaire chez la mère et particulièrement en ADH aura un impact sur la motivation alimentaire de la progéniture. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le rôle potentiel des N-3 sur la balance énergétique, la motivation alimentaire, la dépression et le niveau d’anxiété des descendants de souris mâles adultes assujetties à une alimentation riche en gras. Nos données ont démontré qu‘un régime maternel déficitaire en ADH durant la période périnatale incitait la descendance à fournir plus d’effort afin d’obtenir un aliment palatable. Ceci entraînerait un dérèglement de l’homéostasie énergétique en augmentant le gain de poids et en diminuant l’activité locomotrice tout en exacerbant le comportement de type anxieux dès que les souris sont exposées à un milieu obésogène. Les acides gras libres (AGL) sont des nutriments essentiels fonctionnant comme des molécules de signalisation dans le cerveau en ayant des récepteurs qui jouent un rôle important dans le contrôle du métabolisme énergétique. Parmi eux, on distingue un récepteur couplé à la protéine G (GPCR), le GPR120. Ce récepteur activé par les AGPI ω-3 intervient dans les mécanismes anti-inflammatoires et insulino-résistants via les N-3. Une mutation dans le gène GPR120 occasionnée par une réduction de l’activité de signalisation du gène est liée à l’obésité humaine. L'objectif premier de cette deuxième étude était d’évaluer l'impact de la stimulation pharmacologique de GPR120 dans le système nerveux central (SNC) sur l'alimentation, les dépenses d'énergie, le comportement de type anxieux et la récompense alimentaire. Nos résultats démontrent qu’une injection centrale aiguë d'agoniste GPR120 III réduit la prise alimentaire ad libitum et la motivation alimentaire pour un aliment riche en gras et en sucre; ainsi que les comportements de type anxieux. L’injection centrale chronique (21 jours) de ce même agoniste GPR120 III transmis par une pompe osmotique a démontré que les souris placées sous diète hypercalorique (HFD n’ont présenté aucune modification lors de la prise alimentaire ni de gain de poids mais qu’il y avait comparativement au groupe de véhicule, une réduction du comportement de type anxieux, que ce soit dans le labyrinthe en croix surélevé (LCS) ou dans le test à champ ouvert (OFT). L’ADH est reconnu pour ses propriétés anorexigènes au niveau central. De plus, la stimulation des récepteurs de GPR120 au niveau du cerveau avec un agoniste synthétique peut produire un effet intense intervenir sur le comportement lié à l'alimentation des rongeurs. Trouver une approche visant à contrôler à la fois la neuroinflammation, la récompense alimentaire et les troubles émotionnels aiderait assurément au traitement de l'obésité et du diabète de type 2.

Influence of Acute and Chronic Exercise on Markers of Hippocampal Plasticity

Exercise and physical activity are lifestyle behaviors associated with enriched mental health. Understanding the mechanisms by which exercise and physical activity improve mental health may provide insight for novel therapeutic approaches for numerous mental health disorders. This dissertation reports the findings from three studies investigating the influence of acute and chronic exercise on behavioral and mechanistic markers of hippocampal plasticity and delves into the potential role of noradrenergic signaling in the hippocampal adaptations with exercise. The first study assessed the effects of long-term voluntary wheel running on hippocampal expression of plasticity-associated genes and proteins in adult male and female C57BL/6J mice, highlighting sex differences in the adaptations to long-term voluntary wheel running. The second study examined the influence of acute exercise intensity on AMPA receptor phosphorylation, a mechanism essential for hippocampal plasticity, plasticity- associated gene expression, spatial learning and memory, and anxiety-like behavior. The unexpected finding that acute exercise increased anxiety-like behavior encouraged investigation into the role of central noradrenergic signaling in acute exercise-induced anxiety. The third study determined how previous exposure to voluntary wheel running modulates the response to an acute bout of exercise, focusing primarily on transcription of the important plasticity-promoting gene, brain-derived neurotrophic factor. Using a pharmacological approach to compromise the locus coeruleus noradrenergic system, a system that is implicated in age-related mental health disorders such as Alzheimer’s Disease, the third study also investigated the influence and interaction of the noradrenergic system and acute exercise on expression of multiple brain-derived neurotrophic factor transcripts. Together, this dissertation reports the findings from a series of experiments that explored similarities, differences, and interactions between the effects of acute and chronic exercise on markers of hippocampal plasticity and behavior. Further, this work provides insight into the role of the noradrenergic system in exercise-induced hippocampal plasticity.

Hypocretins regulate the anxiogenic-like effects of nicotine and induce reinstatement of nicotine-seeking behavior

Emerging evidence suggests that the hypocretinergic system is involved in addictive behavior. In this study, we investigated the role of these hypothalamic neuropeptides in anxiety-like responses of nicotine and stress-induced reinstatement of nicotine-seeking behavior. Acute nicotine (0.8 mg/kg, s.c.) induced anxiogenic-like effects in the elevated plus-maze and activated the paraventricular nucleus of thehypothalamus (PVN) as revealed by c-Fos expression. Pretreatment with the hypocretin receptor 1 (Hcrtr-1) antagonist SB334867 orpreprohypocretin gene deletion blocked both nicotine effects. In the PVN, SB334867 also prevented the activation of corticotrophinreleasing factor (CRF) and arginine-vasopressin (AVP) neurons, which expressed Hcrtr-1. In addition, an increase of the percentage of c-Fos-positive hypocretin cells in the perifornical and dorsomedial hypothalamic (PFA/DMH) areas was found after nicotine (0.8 mg/kg,s.c.) administration. Intracerebroventricular infusion of hypocretin-1 (Hcrt-1) (0.75 nmol/1 l) or footshock stress reinstated a previouslyextinguished nicotine-seeking behavior. The effects of Hcrt-1 were blocked by SB334867, but not by the CRF1 receptor antagonistantalarmin. Moreover, SB334867 did not block CRF-dependent footshock-induced reinstatement of nicotine-seeking while antalarmin was effective in preventing this nicotine motivational response. Therefore, the Hcrt system interacts with CRF and AVP neurons in the PVN and modulates the anxiogenic-like effects of nicotine whereas Hcrt and CRF play a different role in the reinstatement of nicotineseeking.Indeed, Hcrt-1 reinstates nicotine-seeking through a mechanism independent of CRF activation whereas CRF mediates the reinstatement induced by stress.

Anxiolytic-like effects induced by acute reversible inactivation of the bed nucleus of stria terminalis

There is conflicting evidence concerning the role of the bed nucleus of the stria terminalis (BNST) in fear and anxiety-elicited behavior. Most of the studies investigating this role, however, employed irreversible lesions of this nucleus. The objective of the present study was to investigate the effects of an acute and reversible inactivation of the BNST in rats submitted to the Vogel conflict test (VCT) and contextual fear conditioning, two widely employed animal models that are responsive to prototypal anxiolytic drugs. Male Wistar rats were submitted to stereotaxic surgery to bilaterally implant cannulae into the BNST. Ten minutes before the test they received bilateral microinjections of cobalt chloride (COCl(2)) (1 mM/100 nL), a nonselective synapse blocker. COCl(2) produced anxiolytic-like effects in tests, increasing the number of punished licks in the VCT and decreasing freezing behavior and the increase in mean arterial blood pressure and heart rate of animals re-exposed to the context where they had received electrical foot shocks 24 h before. The results indicate that the BNST is engaged in behavioral responses elicited by punished stimuli and aversively conditioned contexts, reinforcing its proposed role in anxiety. (C) 2008 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.