Aldosterone and cardiovascular risk.

Through its classic effects on sodium and potassium homeostasis, aldosterone, when produced in excess, is associated with the development of hypertension and hence with higher cardiovascular and renal risk. In recent years, experimental and epidemiologic data have suggested that aldosterone also may be linked to high cardiovascular risk independently of its effects on blood pressure. Thus, aldosterone has been associated with obesity and metabolic syndrome in selected populations, and these associations may further contribute to the higher cardiovascular risk of subjects with elevated aldosterone levels. Moreover, aldosterone has been reported to promote inflammation, oxidative stress, and fibrosis in a number of tissues. Clinical evidence indicates that patients with primary hyperaldosteronism have a higher risk of developing cardiovascular and renal complications than patients with essential hypertension who have the same level of blood pressure. Aldosterone receptor blockade has been shown to lower cardiovascular mortality after myocardial infarction and in patients with congestive heart failure. Some studies have also demonstrated that aldosterone blockade could have a favorable impact on the progression of renal disease. However, prospective interventional trials are needed to further evaluate the impact of blockade of aldosterone on cardiovascular risk.

Increased anandamide induced relaxation in mesenteric arteries of cirrhotic rats. Role of cannabinoid and vanilloid receptors

Background and aims: Anandamide is an endocannabinoid that evokes hypotension by interaction with peripheral cannabinoid CB1 receptors and with the perivascular transient receptor potential vanilloid type 1 protein (TRPV1). As anandamide has been implicated in the vasodilated state in advanced cirrhosis, the study investigated whether the mesenteric bed from cirrhotic rats has an altered and selective vasodilator response to anandamide. Methods: We assessed vascular sensitivity to anandamide, mRNA and protein expression of cannabinoid CB1 receptor and TRPV1 receptor, and the topographical distribution of cannabinoid CB1 receptors in resistance mesenteric arteries of cirrhotic and control rats. Results: Mesenteric vessels of cirrhotic animals displayed greater sensitivity to anandamide than control vessels. This vasodilator response was reverted by CB1 or TRPV1 receptor blockade, but not after endothelium denudation or nitric oxide inhibition. Anandamide had no effect on distal femoral arteries. CB1 and TRPV1 receptor protein was higher in cirrhotic than in control vessels. Neither CB1 mRNA nor protein was detected in femoral arteries. Immunochemistry showed that CB1 receptors were mainly in the adventitia and in the endothelial monolayer, with higher expression observed in vessels of cirrhotic rats than in controls. Conclusions: These results indicate that anandamide is a selective splanchnic vasodilator in cirrhosis which predominantly acts via interaction with two different types of receptors, CB1 and TRPV1 receptors, which are mainly located in perivascular sensory nerve terminals of the mesenteric resistance arteries of these animals.

Compensatory up-regulation of angiotensin II subtype 1 receptors in alpha ENaC knockout heterozygous mice.

BACKGROUND: In mice, a partial loss of function of the epithelial sodium channel (ENaC), which regulates sodium excretion in the distal nephron, causes pseudohypoaldosteronism, a salt-wasting syndrome. The purpose of the present experiments was to examine how alpha ENaC knockout heterozygous (+/-) mice, which have only one allele of the gene encoding for the alpha subunit of ENaC, control their blood pressure (BP) and sodium balance. METHODS: BP, urinary electrolyte excretion, plasma renin activity, and urinary adosterone were measured in wild-type (+/+) and heterozygous (+/-) mice on a low, regular, or high sodium diet. In addition, the BP response to angiotensin II (Ang II) and to Ang II receptor blockade, and the number and affinity of Ang II subtype 1 (AT1) receptors in renal tissue were analyzed in both mouse strains on the three diets. RESULTS: In comparison with wild-type mice (+/+), alpha ENaC heterozygous mutant mice (+/-) showed an intact capacity to maintain BP and sodium balance when studied on different sodium diets. However, no change in plasma renin activity was found in response to changes in sodium intake in alpha ENaC +/- mice. On a normal salt diet, heterozygous mice had an increased vascular responsiveness to exogenous Ang II (P < 0.01). Moreover, on a normal and low sodium intake, these mice exhibited an increase in the number of AT1 receptors in renal tissues; their BP lowered markedly during the Ang II receptor blockade (P < 0.01) and there was a clear tendency for an increase in urinary aldosterone excretion. CONCLUSIONS: alpha ENaC heterozygous mice have developed an unusual mechanism of compensation leading to an activation of the renin-angiotensin system, that is, the up-regulation of AT1 receptors. This up-regulation may be due to an increase in aldosterone production.

In vivo co-ordinated interactions between inhibitory systems to control glutamate mediated hippocampal excitability.

We present an overview of the long-term adaptation of hippocampal neurotransmission to cholinergic and GABAergic deafferentation caused by excitotoxic lesion of the medial septum. Two months after septal microinjection of 2.7 nmol a -amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate (AMPA), a 220% increase of GABA A receptor labelling in the hippo- campal CA3 and the hilus was shown, and also changes in hippocampal neurotransmission characterised by in vivo microdialysis and HPLC. Basal amino acid and purine extra- cellular levels were studied in control and lesioned rats. In vivo effects of 100 m M KCl perfusion and adenosine A 1 receptor blockade with 1,3-dipropyl- 8-cyclopentylxanthine (DPCPX) on their release were also investigated. In lesioned animals GABA, glutamate and glutamine basal levels were decreased and taurine, adenosine and uric acid levels increased. A similar response to KCl infusion occurred in both groups except for GABA and glutamate, which release decreased in lesioned rats. Only in lesioned rats, DPCPX increased GABA basal level and KCl-induced glutamate release, and decreased glutamate turnover. Our results evidence that an excitotoxic septal lesion leads to increased hippocampal GABA A receptors and decreased glutamate neurotransmis- sion. In this situation, a co-ordinated response of hippocampal retaliatory systems takes place to control neuron excitability.

Alpha- and gamma-melanocyte stimulating hormones in obesity. A study of the key central areas of metabolic regulation

The melanocortin system is an important regulator of feeding, energy metabolism,and cardiovascular function and it consists of the pro-opiomelanocortin (POMC) derived melanocyte stimulating hormones (α-, β- and γ-MSH) and their endogenous melanocortin receptors, MC1R to MC5R. In the hypothalamus, α-MSH reduces food intake, and increases energy expenditure and sympathetic tone by binding to MC4R. Mutations affecting the MC4R gene lead to obesity in mammals. On the other hand, the metabolic effects of MC3R stimulation using agonists such as the endogenously expressed γ-MSH have been less extensively explored. The main objective of this study was to investigate the long-term effects of increased melanocortin tone in key areas of metabolic regulation in the central nervous system (CNS) in order to investigate the sitespecific roles of both α-MSH and γ-MSH. The aim was to stereotaxically induce local overexpression of single melanocortin peptides using lentiviral vectors expressing α-MSH (LVi-α-MSH-EGFP) and γ-MSH (LVi-γ-MSH-EGFP). The lentiviral vectors were shown to produce a long-term overexpression and biologically active peptides in cell-based assays. The LVi-α-MSHEGFP was targeted to the arcuate nucleus in the hypothalamus of diet induced obese mice where it reduced weight gain and adiposity independently of food intake. When the nucleus tractus solitarus in the brainstem was targeted, the LVi-α-MSH-EGFP treatment was shown to cause a small decrease in adiposity, which did not impact weight development. However, the α-MSH treatment increased heart rate, which was attenuated by adrenergic receptor blockade indicative of increased sympathetic activity. The LVi-γ-MSH-EGFP was targeted to the hypothalamus where it decreased fat mass in mice eating the standard diet, but the effect was abated if animals consumed a high-fat Western type diet. When the diet induced obese mice were subjected again to the standard diet, the LVi-γ-MSH-EGFP treated animals displayed increased weight loss and reduced adiposity. These results indicate that the long-term central anti-obesity effects of α-MSH are independent of food intake. In addition, overexpression of α-MSH in the brain stem efficiently blocked the development of adiposity, but increased sympathetic tone. The evidence presented in this thesis also indicates that selective MC3R agonists such as γ-MSH could be potential therapeutics in combination with low fat diets.

Evidence of interaction between fluoxetine and isosorbide dinitrate on neuroleptic-induced catalepsy in mice

Drugs which influence 5-HTergic mechanisms can modify neuroleptic-induced catalepsy (NC) in rodents, a phenomenon produced by striatal dopamine (DA) receptor blockade. Previous research also suggests a role for endogenous nitric oxide (NO) in the modulation of striatal DAergic neurotransmission; in addition, NO seems to play a role in the 5-HT reuptake mechanism. It is known that clomipramine potentiates NC in mice, but the reported effects of selective 5-HT reuptake inhibitors (SSRIs) in this model are rather contradictory. We then decided to re-address this issue, investigating the effect of fluoxetine (FX), an SSRI, on NC. In view of the ubiquitous role of NO as a central neuromodulator, we also studied the effect of isosorbide dinitrate (ID), a centrally active NO donor, and how both drugs interact to affect the phenomenon of NC. Catalepsy was induced in male albino mice with haloperidol (H; 1 mg/kg, ip) and measured at 30-min interval by means of a bar test. Drugs (FX, ID and FX + ID) or saline (controls) were injected ip 30 min before H, with each animal used only once. FX (5 mg/kg) significantly reduced NC, with maximal attenuation (about 74%) occurring at 150 min after H. ID (5 mg/kg) also inhibited NC (150 min: 62% attenuation). The combined drugs (FX + ID group), however, caused a great potentiation of NC (4.7-fold at its maximum, at 90 min). The effect observed with ID is compatible with the hypothesis that NO increases DA release in the striatum. The attenuation of NC observed with FX may be due to a preferential net effect on the raphe somatodendritic synapse, where inhibitory 5-HT1A autoreceptors are operative. The enhancement of NC caused by combined administration of FX and ID suggests the presence of a pharmacodynamic interaction, whose mechanism, still unclear, may be related to a decrease in striatal DA release

Inotropic effects of extracts of Psidium guajava L. (guava) leaves on the guinea pig atrium

Many pharmacological effects have been ascribed to extracts of Psidium guajava L. (guava) leaves. However, in spite of its widespread use in Brazilian folk medicine and a reasonable number of scientific reports about it, we could not find any study dealing with its action on the mammalian myocardium. In the present study, by measuring isometric force, we observed that the crude extract of P. guajava (water-alcohol extract obtained by macerating dry leaves) depresses the guinea pig atrial contractility in a concentration-dependent fashion (N = 8 hearts, 15 trials). The compound with cardiac activity was concentrated by extraction in a Soxhlet apparatus using 17 M glacial acetic acid after removing the less polar fractions (hexane, chloroform, acetone, ethanol and methanol), suggesting that this compound is a highly polar substance. In the isolated guinea pig left atrium the acetic acid fraction (10-800 mg/l) of P. guajava 1) reversibly decreased myocardial force in a concentration-dependent fashion (EC50 = 0.07g/l, N = 5 hearts, 9 trials, P<0.05), 2) increased the atrial relaxation time measured at 20% of the force amplitude up to 35% (91 ± 15 to 123 ± 30 ms, N = 3 hearts, 6 trials, P<0.05), 3) abolished the positive staircase effect (Bowditch phenomenon) in a concentration-dependent fashion suggesting a decrease of the cellular inward calcium current (N = 4 hearts, 8 trials, P<0.05), and 4) its inotropic effect was abolished by cholinergic receptor blockade with 1.5 mM atropine sulfate, indicating a cholinergic involvement in the mechanism of action of the extract (N = 7 hearts, 15 trials, P<0.05). The acetic acid extract was 20 times more potent than crude extract (EC50 = 1.4 g/l). The results showed that extracts from P. guajava leaves depress myocardial inotropism.

Swimming training increases cardiac vagal activity and induces cardiac hypertrophy in rats

The effect of swimming training (ST) on vagal and sympathetic cardiac effects was investigated in sedentary (S, N = 12) and trained (T, N = 12) male Wistar rats (200-220 g). ST consisted of 60-min swimming sessions 5 days/week for 8 weeks, with a 5% body weight load attached to the tail. The effect of the autonomic nervous system in generating training-induced resting bradycardia (RB) was examined indirectly after cardiac muscarinic and adrenergic receptor blockade. Cardiac hypertrophy was evaluated by cardiac weight and myocyte morphometry. Plasma catecholamine concentrations and citrate synthase activity in soleus muscle were also determined in both groups. Resting heart rate was significantly reduced in T rats (355 ± 16 vs 330 ± 20 bpm). RB was associated with a significantly increased cardiac vagal effect in T rats (103 ± 25 vs 158 ± 40 bpm), since the sympathetic cardiac effect and intrinsic heart rate were similar for the two groups. Likewise, no significant difference was observed for plasma catecholamine concentrations between S and T rats. In T rats, left ventricle weight (13%) and myocyte dimension (21%) were significantly increased, suggesting cardiac hypertrophy. Skeletal muscle citrate synthase activity was significantly increased by 52% in T rats, indicating endurance conditioning. These data suggest that RB induced by ST is mainly mediated parasympathetically and differs from other training modes, like running, that seems to mainly decrease intrinsic heart rate in rats. The increased cardiac vagal activity associated with ST is of clinical relevance, since both are related to increased life expectancy and prevention of cardiac events.

Loss of resting bradycardia with detraining is associated with intrinsic heart rate changes

The mechanisms underlying the loss of resting bradycardia with detraining were studied in rats. The relative contribution of autonomic and non-autonomic mechanisms was studied in 26 male Wistar rats (180-220 g) randomly assigned to four groups: sedentary (S, N = 6), trained (T, N = 8), detrained for 1 week (D1, N = 6), and detrained for 2 weeks (D2, N = 6). T, D1 and D2 were treadmill trained 5 days/week for 60 min with a gradual increase towards 50% peak VO2. After the last training session, D1 and D2 were detrained for 1 and 2 weeks, respectively. The effect of the autonomic nervous system in causing training-induced resting bradycardia and in restoring heart rate (HR) to pre-exercise training level (PET) with detraining was examined indirectly after cardiac muscarinic and adrenergic receptor blockade. T rats significantly increased peak VO2 by 15 or 23.5% when compared to PET and S rats, respectively. Detraining reduced peak VO2 in both D1 and D2 rats by 22% compared to T rats, indicating loss of aerobic capacity. Resting HR was significantly lower in T and D1 rats than in S rats (313 ± 6.67 and 321 ± 6.01 vs 342 ± 12.2 bpm) and was associated with a significantly decreased intrinsic HR (368 ± 6.1 and 362 ± 7.3 vs 390 ± 8 bpm). Two weeks of detraining reversed the resting HR near PET (335 ± 6.01 bpm) due to an increased intrinsic HR in D2 rats compared with T and D1 rats (376 ± 8.8 bpm). The present study provides the first evidence of intrinsic HR-mediated loss of resting bradycardia with detraining in rats.

Panic-like defensive behavior but not fear-induced antinociception is differently organized by dorsomedial and posterior hypothalamic nuclei of Rattus norvegicus (Rodentia, Muridae)

The hypothalamus is a forebrain structure critically involved in the organization of defensive responses to aversive stimuli. Gamma-aminobutyric acid (GABA)ergic dysfunction in dorsomedial and posterior hypothalamic nuclei is implicated in the origin of panic-like defensive behavior, as well as in pain modulation. The present study was conducted to test the difference between these two hypothalamic nuclei regarding defensive and antinociceptive mechanisms. Thus, the GABA A antagonist bicuculline (40 ng/0.2 µL) or saline (0.9% NaCl) was microinjected into the dorsomedial or posterior hypothalamus in independent groups. Innate fear-induced responses characterized by defensive attention, defensive immobility and elaborate escape behavior were evoked by hypothalamic blockade of GABA A receptors. Fear-induced defensive behavior organized by the posterior hypothalamus was more intense than that organized by dorsomedial hypothalamic nuclei. Escape behavior elicited by GABA A receptor blockade in both the dorsomedial and posterior hypothalamus was followed by an increase in nociceptive threshold. Interestingly, there was no difference in the intensity or in the duration of fear-induced antinociception shown by each hypothalamic division presently investigated. The present study showed that GABAergic dysfunction in nuclei of both the dorsomedial and posterior hypothalamus elicit panic attack-like defensive responses followed by fear-induced antinociception, although the innate fear-induced behavior originates differently in the posterior hypothalamus in comparison to the activity of medial hypothalamic subdivisions.

Implication des endothélines et de leurs récepteurs vasculaires dans la circulation pulmonaire en condition contrôle et pathophysiologique

Le système endothéline (ET) est activé en condition d’hypertension pulmonaire (HTP). L’efficacité des antagonistes des récepteurs à l’ET a clairement été démontrée et a menée à l’approbation clinique de tels antagonistes dans le traitement de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Toutefois, il existe présentement un important débat opposant l’utilisation d’un antagoniste sélectif des récepteur ETA à l’utilisation d’un antagoniste double ETA/ETB dans le traitement de cette pathologie. Bien que nous sachions que le système ET est activé et contribue à l’HTAP, les modifications locales de ce système induites par la pathologie, particulièrement au niveau des artères de résistance pulmonaires, demeurent inconnues. De plus, l’impact de ces modifications sur la réponse pharmacologique aux divers antagonistes des récepteurs à l’ET (sélectifs versus double) est d’une importance capitale. Ainsi, le but de la première étude de cette thèse était d’évaluer les modifications potentielles de la pharmacologie du système ET au niveau des artères de résistance pulmonaires induites par l’HTAP. Dans cette étude, nous avons démontré qu’en condition contrôle l’antagoniste sélectif ETA et l’antagoniste double n’ont eu aucun effet sur la réponse vasoconstrictrice à l’ET-1. Toutefois, en condition d’HTAP, les antagonistes sélectif et double ont tous deux été en mesure de réduire la vasoconstriction pulmonaire induite par l’ET-1. Une diminution importante de l’expression génique du récepteur ETB pourrait être à l’origine de cette modification du profil pharmacologique des antagonistes. Une meilleure compréhension des rôles joués par les récepteurs ETA et ETB au niveau des artères de résistance pulmonaires pourrait permettre l’optimisation des traitements de l’HTAP. Ainsi, le but de la deuxième étude était d’évaluer les effets d’un traitement antisens ex vivo dirigé contre l’ARNm des récepteurs ETA et ETB dans la vasoconstriction des artères de résistance pulmonaires induite par l’ET-1. Dans cette étude, nous avons démontré dans un premier temps que les récepteurs ETA et ETB pouvaient former des dimères au niveau des artères de résistance pulmonaires. De plus, nous avons observé qu’une réduction de l’expression protéique du R-ETA entraînait une potentialisation de la vasoconstriction ETB dépendante suggérant ainsi qu’en condition contrôle, le récepteur ETA aurait un effet inhibiteur sur la vasoconstriction pulmonaire induite par la stimulation du récepteur ETB. Les effets délétères de l’ET-1 sur la circulation pulmonaire sont bien connus, toutefois seules quelques études ont porté leur attention sur l’implication de l’ET-3 dans l’HTAP. Ainsi, le but de la troisième étude était d’évaluer l’implication potentielle de l’ET-3 dans l’HTAP. Dans cette étude, nous avons démontré qu’il était nécessaire en condition contrôle de bloquer simultanément les récepteurs ETA et ETB afin de réduire la réponse vasoconstrictrice pulmonaire à l’ET-3. En condition d’HTAP, nous avons observé une augmentation non-significative des concentrations plasmatiques d’ET-3 ainsi qu’une modification du profil pharmacologique des antagonistes des récepteurs à l’ET. En effet, l’utilisation de l’antagoniste sélectif ETA ou de l’antagoniste double était dans les deux cas en mesure de réduire la vasoconstriction pulmonaire à l’ET-3. Les résultats de ces trois études suggèrent qu’il est préférable d’utiliser un antagoniste double dans le traitement de l’HTAP. En effet, (1) en condition d’HTAP, l’utilisation d’un antagoniste double est aussi efficace que l’utilisation d’un antagoniste sélectif ETA; (2) les récepteurs ETA et ETB peuvent former des dimères au niveau des artères de résistance pulmonaires et (3) le récepteur ETB joue un rôle prédominant dans la vasoconstriction pulmonaire, il semble donc essentiel de bloquer simultanément les récepteurs ETA et ETB afin d’inhiber la réponse vasoconstrictrice induite par l’ET. Mots-clés: endothéline-1, endothéline-3, artère de résistance pulmonaire, récepteur vasculaire, antagoniste des récepteurs à l’ET, dimérisation, phosphorothioate, hypertension artérielle pulmonaire

La modulation transcriptionnelle du neuropeptide enképhaline par les récepteurs nucléaires Nur77 et RXRγ

Certains neuropeptides (enképhaline et neurotensine) sont des modulateurs du système dopaminergique. Chez les rongeurs, le traitement avec l’antipsychotique typique halopéridol (antagoniste des récepteurs D2), augmente fortement leurs niveaux d’ARNm dans le striatum, une structure centrale du système dopaminergique qui contrôle l’activité locomotrice. Comme l’halopéridol est associé avec de nombreux effets secondaires moteurs, on peut penser que la modulation des neuropeptides est possiblement un mécanisme d’adaptation visant à rétablir l’homéostasie du système dopaminergique après le blocage des récepteurs D2. Cependant, le mécanisme moléculaire de cette régulation transcriptionnelle n’est pas bien compris. Nur77 est un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires orphelins qui agit en tant que gène d’induction précoce. Le niveau de son ARNm est aussi fortement augmenté dans le striatum suivant un traitement avec halopéridol. Plusieurs évidences nous suggèrent que Nur77 est impliqué dans la modulation transcriptionnelle des neuropeptides. Nur77 peut former des hétérodimères fonctionnels avec le récepteur rétinoïde X (RXR). En accord avec une activité transcriptionnelle d’un complexe Nur77/RXR, l’agoniste RXR (DHA) réduit tandis que l’antagoniste RXR (HX531) augmente les troubles moteurs induits par un traitement chronique à l’halopéridol chez les souris sauvages tandis que ces ligands pour RXR n’ont aucun effet chez les souris Nur77 nulles. Nos travaux ont révélé que l’antagoniste RXR (HX531) réduit l’augmentation des niveaux d’enképhaline suivant un traitement chronique avec l’halopéridol. Nous avons ensuite démontré la liaison in vitro de Nur77 sur un élément de réponse présent dans le promoteur proximal de la proenképhaline, le peptide précurseur de l’enképhaline. Ces résultats supportent l’hypothèse que Nur77, en combinaison avec RXR, pourrait participer à la régulation transcriptionnelle des neuropeptides dans le striatum et donc contribuer à la neuroadaptation du système dopaminergique suivant un traitement aux antipsychotiques typiques.

Étude du système dopaminergique pré- et postsynaptique : régulation de l'autorécepteur D2 par la neurotensine et formation des synapses excitatrices dans le striatum

La dopamine (DA) est un neurotransmetteur impliqué dans la modulation de fonctions essentielles du cerveau telles que le contrôle des mouvements volontaires, le système de récompense et certains aspects de la cognition. Depuis sa découverte, la DA a attiré énormément d'attention scientifique en partie à cause des pathologies majeures associées aux dysfonctions du système DAergique, comme la maladie de Parkinson, la schizophrénie et la toxicomanie. On retrouve la majorité des neurones qui synthétisent la DA au niveau du mésencéphale ventral, dans les noyaux de la substance noire compacte (SNc) et de l'aire tegmentaire ventrale (ATV). Ces neurones projettent leurs axones dans un très dense réseau de fibres qui s'organisent en trois voies DAergiques classiques: la voie nigrostriée, la voie mésolimbique et la voie mésocorticale. La transmission DAergique s'effectue par l'activation de récepteurs de la DA qui font partie de la grande famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs). Les récepteurs de la DA sont abondamment exprimés aussi bien par les neurones DAergiques que par les neurones des régions cibles, ce qui implique que la compréhension de la signalisation et des fonctions particulières des récepteurs de la DA pré- et postsynaptiques représente un enjeu crucial dans l'étude du système DAergique. Cette thèse de doctorat se sépare donc en deux volets distincts: le premier s'intéresse à la régulation du récepteur D2 présynaptique par la neurotensine (NT), un neuropeptide intimement lié à la modulation du système DAergique; le deuxième s'intéresse au côté postsynaptique du système DAergique, plus particulièrement à la ségrégation de l'expression des récepteurs de la DA dans le striatum et aux fonctions de ces récepteurs dans l'établissement des circuits neuronaux excitateurs prenant place dans cette région. Dans la première partie de cette thèse, nous démontrons que l'activation du récepteur à haute affinité de la NT, le NTR1, provoque une internalisation hétérologue du récepteur D2, avec une amplitude et une cinétique différente selon l'isoforme D2 observé. Cette internalisation hétérologue dépend de la protéine kinase C (PKC), et nous montrons que la surexpression d'un récepteur D2 muté sur des sites de phosphorylation par la PKC ii ainsi que l'inhibition de l'expression de β-arrestine1 par ARNs interférents dans des neurones DAergiques bloquent complètement l'interaction fonctionnelle entre le NTR1 et le D2. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous démontrons d'abord que la ségrégation de l'expression des récepteurs D1 et D2 dans le striatum est déjà bien établie dès le 18e jour embryonnaire, bien qu'elle progresse encore significativement aux jours 0 et 14 postnataux. Nos résultats témoignent aussi d'un maintien complet de cette ségrégation lorsque les neurones striataux sont mis en culture aussi bien en présence ou en absence de neurones corticaux et/ou mésencéphaliques. Ensuite, nous montrons que la présence de neurones mésencéphaliques stimule la formation d’épines et de synapses excitatrices sur les neurones striataux épineux exprimant le récepteur D2 (MSN-D2). Le co-phénotype glutamatergique des neurones dopaminergiques semble nécessaire à une grande partie de cet effet. Par ailleurs, le nombre total de terminaisons excitatrices formées sur les MSN-D2 par les neurones corticaux et mésencéphaliques apparaît être régit par un équilibre dynamique. Finalement, nous démontrons que le blocage de la signalisation des récepteurs D1 et D2 de la DA n'est pas nécessaire pour la formation des synapses excitatrices des MSN-D2, alors que l'antagonisme des récepteurs glutamatergiques ionotropes diminue la densité d'épines dendritiques et contrôle de façon opposée le nombre de terminaisons excitatrices corticales et mésencéphaliques. Globalement, ce travail représente une contribution significative pour une meilleure compréhension du fonctionnement normal du système DAergique. Ces découvertes sont susceptibles d’être utiles pour mieux comprendre les dysfonctions de ce système dans le cadre de pathologies du cerveau comme la maladie de Parkinson.

Implication de Syngap1 dans la transmission GABAergique et la plasticité synaptique

La déficience intellectuelle affecte de 1 à 3% de la population mondiale, ce qui en fait le trouble cognitif le plus commun de l’enfance. Notre groupe à découvert que des mutations dans le gène SYNGAP1 sont une cause fréquente de déficience intellectuelle non-syndromique, qui compte pour 1-3% de l’ensemble des cas. À titre d’exemple, le syndrome du X fragile, qui est la cause monogénique la plus fréquente de déficience intellectuelle, compte pour environ 2% des cas. Plusieurs patients affectés au niveau de SYNGAP1 présentent également des symptômes de l’autisme et d’une forme d’épilepsie. Notre groupe a également montré que SYNGAP1 cause la déficience intellectuelle par un mécanisme d’haploinsuffisance. SYNGAP1 code pour une protéine exprimée exclusivement dans le cerveau qui interagit avec la sous-unité GluN2B des récepteurs glutamatergique de type NMDA (NMDAR). SYNGAP1 possède une activité activatrice de Ras-GTPase qui régule négativement Ras au niveau des synapses excitatrices. Les souris hétérozygotes pour Syngap1 (souris Syngap1+/-) présentent des anomalies de comportement et des déficits cognitifs, ce qui en fait un bon modèle d’étude. Plusieurs études rapportent que l’haploinsuffisance de Syngap1 affecte le développement cérébral en perturbant l’activité et la plasticité des neurones excitateurs. Le déséquilibre excitation/inhibition est une théorie émergente de l’origine de la déficience intellectuelle et de l’autisme. Cependant, plusieurs groupes y compris le nôtre ont rapporté que Syngap1 est également exprimé dans au moins une sous-population d’interneurones GABAergiques. Notre hypothèse était donc que l’haploinsuffisance de Syngap1 dans les interneurones contribuerait en partie aux déficits cognitifs et au déséquilibre d’excitation/inhibition observés chez les souris Syngap1+/-. Pour tester cette hypothèse, nous avons généré un modèle de souris transgéniques dont l’expression de Syngap1 a été diminuée uniquement dans les interneurones dérivés des éminences ganglionnaires médianes qui expriment le facteur de transcription Nkx2.1 (souris Tg(Nkx2,1-Cre);Syngap1). Nous avons observé une diminution des courants postsynaptiques inhibiteurs miniatures (mIPSCs) au niveau des cellules pyramidales des couches 2/3 du cortex somatosensoriel primaire (S1) et dans le CA1 de l’hippocampe des souris Tg(Nkx2,1-Cre);Syngap1. Ces résultats supportent donc l’hypothèse selon laquelle la perte de Syngap1 dans les interneurones contribue au déséquilibre d’excitation/inhibition. De manière intéressante, nous avons également observé que les courants postsynaptiques excitateurs miniatures (mEPSCs) étaient augmentés dans le cortex S1, mais diminués dans le CA1 de l’hippocampe. Par la suite, nous avons testé si les mécanismes de plasticité synaptique qui sous-tendraient l’apprentissage étaient affectés par l’haploinsuffisance de Syngap1 dans les interneurones. Nous avons pu montrer que la potentialisation à long terme (LTP) NMDAR-dépendante était diminuée chez les souris Tg(Nkx2,1-Cre);Syngap1, sans que la dépression à long terme (LTD) NMDAR-dépendante soit affectée. Nous avons également montré que l’application d’un bloqueur des récepteurs GABAA renversait en partie le déficit de LTP rapporté chez les souris Syngap1+/-, suggérant qu’un déficit de désinhibition serait présent chez ces souris. L’ensemble de ces résultats supporte un rôle de Syngap1 dans les interneurones qui contribue aux déficits observés chez les souris affectées par l’haploinsuffisance de Syngap1.

The D2 antagonist sulpiride modulates the neural processing of both rewarding and aversive stimuli in healthy volunteers.

Rationale: Animal studies indicate that dopamine pathways in the ventral striatum code for the motivational salience of both rewarding and aversive stimuli, but evidence for this mechanism in humans is less established. We have developed a functional magnetic resonance imaging (fMRI) model which permits examination of the neural processing of both rewarding and aversive stimuli. Objectives: The aim of the study was to determine the effect of the dopamine receptor antagonist, sulpiride, on the neural processing of rewarding and aversive stimuli in healthy volunteers. Methods: We studied 30 healthy participants who were randomly allocated to receive a single dose of sulpiride (400 mg) or placebo, in a double-blind, parallel-group design. We used fMRI to measure the neural response to rewarding (taste or sight of chocolate) and aversive stimuli (sight of mouldy strawberries or unpleasant strawberry taste) 4 h after drug treatment. Results: Relative to placebo, sulpiride reduced blood oxygenation level-dependent responses to chocolate stimuli in the striatum (ventral striatum) and anterior cingulate cortex. Sulpiride also reduced lateral orbitofrontal cortex and insula activations to the taste and sight of the aversive condition. Conclusions: These results suggest that acute dopamine receptor blockade modulates mesolimbic and mesocortical neural activations in response to both rewarding and aversive stimuli in healthy volunteers. This effect may be relevant to the effects of dopamine receptor antagonists in the treatment of psychosis and may also have implications for the possible antidepressant properties of sulpiride.