Identification of the main generator source of longitudinal muscle contraction in the earthworm ventral nerve cord

The main generator source of a longitudinal muscle contraction was identified as an M (mechanical-stimulus-sensitive) circuit composed of a presynaptic M-1 neuron and a postsynaptic M-2 neuron in the ventral nerve cord of the earthworm, Amynthas hawayanus, by simultaneous intracellular response recording and Lucifer Yellow-CH injection with two microelectrodes. Five-peaked responses were evoked in both neurons by a mechanical, but not by an electrical, stimulus to the mechanoreceptor in the shaft of a seta at the opposite side of an epidermis-muscle-nerve-cord preparation. This response was correlated to 84% of the amplitude, 73% of the rising rate and 81% of the duration of a longitudinal muscle contraction recorded by a mechano-electrical transducer after eliminating the other possible generator sources by partitioning the epidermis-muscle piece of this preparation. The pre- and postsynaptic relationship between these two neurons was determined by alternately stimulating and recording with two microelectrodes. Images of the Lucifer Yellow-CH-filled M-1 and M-2 neurons showed that both of them are composed of bundles of longitudinal processes situated on the side of the nerve cord opposite to stimulation. The M-1 neuron has an afferent process (A1) in the first nerve at the stimulated side of this preparation and the M-2 neuron has two efferent processes (E1 and E3) in the first and third nerves at the recording side where their effector muscle cell was identified by a third microelectrode.

Astroglial cells derived from lateral and medial midbrain sectors differ in their synthesis and secretion of sulfated glycosaminoglycans

Astroglial cells derived from lateral and medial midbrain sectors differ in their abilities to support neuritic growth of midbrain neurons in cocultures. These different properties of the two types of cells may be related to the composition of their extracellular matrix. We have studied the synthesis and secretion of sulfated glycosaminoglycans (GAGs) by the two cell types under control conditions and ß-D-xyloside-stimulated conditions, that stimulate the ability to synthesize and release GAGs. We have confirmed that both cell types synthesize and secrete heparan sulfate and chondroitin sulfate. Only slight differences were observed between the proportions of the two GAGs produced by the two types of cells after a 24-h labeling period. However, a marked difference was observed between the GAGs produced by the astroglial cells derived from lateral and medial midbrain sectors. The medial cells, which contain derivatives of the tectal and tegmental midline radial glia, synthesized and secreted ~2.3 times more chondroitin sulfate than lateral cells. The synthesis of heparan sulfate was only slightly modified by the addition of ß-D-xyloside. Overall, these results indicate that astroglial cells derived from the two midbrain sectors have marked differences in their capacity to synthesize chondroitin sulfate. Under in vivo conditions or a long period of in vitro culture, they may produce extracellular matrix at concentrations which may differentially affect neuritic growth.

Sulfated proteoglycans as modulators of neuronal migration and axonal decussation in the developing midbrain

Proteoglycans are abundant in the developing brain and there is much circumstantial evidence for their roles in directional neuronal movements such as cell body migration and axonal growth. We have developed an in vitro model of astrocyte cultures of the lateral and medial sectors of the embryonic mouse midbrain, that differ in their ability to support neuritic growth of young midbrain neurons, and we have searched for the role of interactive proteins and proteoglycans in this model. Neurite production in co-cultures reveals that, irrespective of the previous location of neurons in the midbrain, medial astrocytes exert an inhibitory or nonpermissive effect on neuritic growth that is correlated to a higher content of both heparan and chondroitin sulfates (HS and CS). Treatment of astrocytes with chondroitinase ABC revealed a growth-promoting effect of CS on lateral glia but treatment with exogenous CS-4 indicated a U-shaped dose-response curve for CS. In contrast, the growth-inhibitory action of medial astrocytes was reversed by exogenous CS-4. Treatment of astrocytes with heparitinase indicated that the growth-inhibitory action of medial astrocytes may depend heavily on HS by an as yet unknown mechanism. The results are discussed in terms of available knowledge on the binding of HS proteoglycans to interactive proteins, with emphasis on the importance of unraveling the physiological functions of glial glycoconjugates for a better understanding of neuron-glial interactions.

The maternal JAK/STAT pathway of Drosophila regulates embryonic dorsal-ventral patterning

Activation of NFkappaB plays a pivotal role in many cellular processes such as inflammation, proliferation and apoptosis. In Drosophila, nuclear translocation of the NFkappaB-related transcription factor Dorsal is spatially regulated in order to subdivide the embryo into three primary dorsal-ventral (DV) domains: the ventral presumptive mesoderm, the lateral neuroectoderm and the dorsal ectoderm. Ventral activation of the Toll receptor induces degradation of the IkappaB-related inhibitor Cactus, liberating Dorsal for nuclear translocation. In addition, other pathways have been suggested to regulate Dorsal. Signaling through the maternal BMP member Decapentaplegic (Dpp) inhibits Dorsal translocation along a pathway parallel to and independent of Toll. In the present study, we show for the first time that the maternal JAK/STAT pathway also regulates embryonic DV patterning. Null alleles of loci coding for elements of the JAK/STAT pathway, hopscotch (hop), marelle (mrl) and zimp (zimp), modify zygotic expression along the DV axis. Genetic analysis suggests that the JAK kinase Hop, most similar to vertebrate JAK2, may modify signals downstream of Dpp. In addition, an activated form of Hop results in increased levels of Cactus and Dorsal proteins, modifying the Dorsal/Cactus ratio and consequently DV patterning. These results indicate that different maternal signals mediated by the Toll, BMP and JAK/STAT pathways may converge to regulate NFkappaB activity in Drosophila.

Expression of dorsal-ventral genes during early development of Rhynchosciara americana embryos

The establishment of dorsal-ventral polarity in Drosophila is a complex process which involves the action of maternal and zygotically expressed genes. Interspecific differences in the expression pattern of some of these genes have been described in other species. Here we present the expression of dorsal-ventral genes during early embryogenesis in the lower dipteran Rhynchosciara americana. The expression of four genes, the ventralizing genes snail (sna) and twist (twi) and the dorsalizing genes decapentaplegic (dpp) and zerknüllt (zen), was investigated by whole-mount in situ hybridization. Sense and antisense mRNA were transcribed in vitro using UTP-digoxigenin and hybridized at 55°C with dechorionated fixed embryos. Staining was obtained with anti-digoxigenin alkaline phosphatase-conjugated antibody revealed with NBT-BCIP solution. The results showed that, in general, the spatial-temporal expression of R. americana dorsal-ventral genes is similar to that observed in Drosophila, where twi and sna are restricted to the ventral region, while dpp and zen are expressed in the dorsal side. The differences encountered were subtle and probably represent a particular aspect of dorsal-ventral axis determination in R. americana. In this lower dipteran sna is expressed slightly later than twi and dpp expression is expanded over the lateral ectoderm during cellular blastoderm stage. These data suggest that the establishment of dorsal-ventral polarity in R. americana embryos follows a program similar to that observed in Drosophila melanogaster.

Early effects of estrogen on the rat ventral prostate

Complex interactions between androgen and estrogen (E2) regulate prostatic development and physiology. We analyzed the early effects of a high single dose of E2 (25 mg/kg body weight) and castration (separately or combined) on the adult 90-day-old male Wistar rat ventral prostate. Androgen levels, prostate weight, and the variation in the relative and absolute volume of tissue compartments and apoptotic indices were determined for 7 days. Castration and exogenous E2 markedly reduced ventral prostate weight (about 50% of the control), with a significant reduction in the epithelial compartment and increased stroma. The final volume of the epithelium was identical at day 7 for all treatments (58.5% of the control). However, E2 had an immediate effect, causing a reduction in epithelial volume as early as day 1. An increase in smooth muscle cell volume resulted from the concentration of these cells around the regressing epithelium. The treatments resulted in differential kinetics in epithelial cell apoptosis. Castration led to a peak in apoptosis at day 3, with 5% of the epithelial cells presenting signs of apoptosis, whereas E2 caused an immediate increase (observed on day 1) and a sustained (up to day 7) effect. E2 administration to castrated rats significantly increased the level of apoptosis by day 3, reaching 9% of the epithelial cells. The divergent kinetics between treatments resulted in the same levels of epithelial regression after 7 days (~30% of control). These results show that E2 has an immediate and possibly direct effect on the prostate, and anticipates epithelial cell death before reducing testosterone to levels as low as those of castrated rats. In addition, E2 and androgen deprivation apparently cause epithelial cell death by distinct and independent pathways.

Involvement of midbrain tectum neurokinin-mediated mechanisms in fear and anxiety

Electrical stimulation of midbrain tectum structures, particularly the dorsal periaqueductal gray (dPAG) and inferior colliculus (IC), produces defensive responses, such as freezing and escape behavior. Freezing also ensues after termination of dPAG stimulation (post-stimulation freezing). These defensive reaction responses are critically mediated by γ-aminobutyric acid and 5-hydroxytryptamine mechanisms in the midbrain tectum. Neurokinins (NKs) also play a role in the mediation of dPAG stimulation-evoked fear, but how NK receptors are involved in the global processing and expression of fear at the level of the midbrain tectum is yet unclear. The present study investigated the role of NK-1 receptors in unconditioned defensive behavior induced by electrical stimulation of the dPAG and IC of male Wistar rats. Spantide (100 pmol/0.2 μL), a selective NK-1 antagonist, injected into these midbrain structures had anti-aversive effects on defensive responses and distress ultrasonic vocalizations induced by stimulation of the dPAG but not of the IC. Moreover, intra-dPAG injections of spantide did not influence post-stimulation freezing or alter exploratory behavior in rats subjected to the elevated plus maze. These results suggest that NK-1 receptors are mainly involved in the mediation of defensive behavior organized in the dPAG. Dorsal periaqueductal gray-evoked post-stimulation freezing was not affected by intra-dPAG injections of spantide, suggesting that NK-1-mediated mechanisms are only involved in the output mechanisms of defensive behavior and not involved in the processing of ascending aversive information from the dPAG.

Contribution of tachykinin and kinin receptors in central autonomic control of blood pressure and behavioural activity in hypertensive rats

This work aims at studing the role of tachykinin NK-3 receptor (R) and kinin B1R in central autonomic regulation of blood pressure (BP) and to determine whether the B1R is overexpressed and functional in rat models of hypertension by measuring the effect of a B1R agonist on behavioural activity. Assumptions: (1) NK-3R located in the ventral tegmental area (VTA) modulates the mesolimbic dopaminergic system and has a tonic activity in hypertension; (2) B1R is overexpressed in the brain of hypertensive rats and has a tonic activity, which contributes to hypertension via a dopamine mechanism; (3) the inhibition of NK-3R and B1R with selective antagonists, reduces central dopaminergic hyperactivity and reverses hypertension. A model of genetic hypertension and a model of experimental hypertension were used: spontaneously hypertensive rats (SHR, 16 weeks) and Wistar-Kyoto (WKY) rats infused for 14 days with angiotensin II (Ang II) (200 ng / kg / min, subcutaneous (s.c.) with Alzet mini pump). The age-matched untreated WKY rats served as common controls. In the first study (article # 1), the cardiovascular response in SHR was evaluated following intracebroventricular (i.c.v.) and/or intra-VTA injection of an agonist (senktide) and antagonists (SB222200 and R-820) of NK-3R. These responses have also been characterized using selective dopamine antagonists DA-D1R (SCH23390), DA-D2R (raclopride) or non-selective dopamine DA-D2R (haloperidol). Also the VTA has been destroyed by ibotenic acid. The pressor response induced by senktide and the anti-hypertensive response induced by SB222200 or R-820 were more pronounced by intra-VTA. These responses were prevented by pre-treatment with raclopride and haloperidol. The lesion of the VTA has prevented the pressor response relayed by senktide (i.c.v.) and the anti-hypertensive effect of R-820 (i.c.v.). In addition, SB222200 (intra-VTA) prevented the pressor response of senktide (i.c.v.) and conversely, senktide (i.c.v.) prevented the antihypertensive effect of SB222200 (intra-VTA). The second study (article # 2) showed that the B1R antagonist (SSR240612) administered by gavage or i.c.v. reverses hypertension in both models. This anti-hypertensive effect was prevented by raclopride and haloperidol. In contrast, the two B1R antagonists (R-715 and R-954) injected s.c., which do not cross the blood-brain barrier reduced weakly blood pressure in hypertensive rats. In the third study (article # 3), the i.c.v. injection of a selective kinin B1R agonist Sar[DPhe8][des-Arg9]BK caused behavioural responses in SHR and Ang II-treated rats and had no effect in control WKY rats . The responses elicited by B1R agonist were blocked by an antagonist of NK-1 (RP67580), an antagonist of NMDA glutamate receptor (DL-AP5), an inhibitor of nitric oxide synthase (NOS) (L -NNA) as well as raclopride and SCH23390.The responses were modestly affected by the inhibitor of inducible NOS (iNOS). The B1R mRNA (measured by RT-PCR) was significantly increased in the hypothalamus, the VTA and the nucleus accumbens of hypertensive animals (SHR and treated with Ang II) compared with control rats. These neuropharmacological studies suggest that: (1) the NK-3R from the VTA is involved in the maintenance of hypertension in SHR by increasing DA transmission in the midbrain; (2) the B1R in SHR and Ang II-treated rats contributes to hypertension via a central mechanism involving DA-D2R; (3) the central B1R increases locomotor activity and nocifensive behaviours via the release of substance P (NK-1), DA and nitric oxide in both rat models of hypertension. Thus, the brain tachykinin NK-3R and kinin B1R represent potential therapeutic targets for the treatment of hypertension. The modulation of the mesolimbic/mesocortical dopaminergic pathway by these receptors suggests their involvement in other physiological functions (pleasure, motor activity, coordination of the response to stress) and pathophysiology (anxiety, depression).

Une lésion neurotoxique de l’habenula latérale amplifie la locomotion induite par un psychostimulant sans altérer la récompense

L’habenula, un noyau épithalamique, est située au centre de la voie dorsale diencéphalique. Cette voie relie les structures limbiques et les ganglions de la base aux cellules monoaminergiques du mésencéphale. En particulier, l’habenula latérale (HbL) projette directement aux cellules dopaminergiques et GABAergiques de l’aire tegmentale ventrale (ATV). L’ATV est le site d’origine de la voie mésolimbique dopaminergique, une voie impliquée de façon cruciale dans la manifestation des comportements dirigés. L’importance de cette projection habenulaire pour le comportement demeure encore méconnue. Ainsi, l’objectif de cette étude est d’approfondir notre compréhension du rôle de régulation de l’HbL sur les comportements dépendants de la neurotransmission dopaminergique. MATÉRIEL ET MÉTHODES: Des rats adultes mâles Sprague-Dawley ont été anesthésiés avec de l’isofluorane et installés sur un appareil stéréotaxique. L’acide iboténique, une neurotoxine agoniste des récepteurs glutamatergiques, était infusée bilatéralement dans l’HbL (0,25 μg/0,25 μl/côté). Les rats du groupe contrôle recevaient des infusions NaCl 0,9%. Les rats de l’expérience d’autostimulation intracérébrale (ASIC) étaient aussi implantés d’une électrode monopolaire dans le mésencéphale postérieur. Un groupe de rats était testé pour leur réponse de locomotion à l’amphétamine (0; 0,5 ou 1 mg/kg, intrapéritonéal), dix jours suivant la lésion de l’HbL. La locomotion était mesurée dans des chambres d’activité, chacune équipée de deux faisceaux parallèles infrarouges. Le jour du test, les rats étaient pesés et placés dans la chambre d’activité puis leur activité locomotrice de base était mesurée pendant une heure. Les rats recevaient ensuite une dose d’amphétamine ou le véhicule (NaCl 0,9%) par voie intrapéritonéale et l’activité locomotrice était mesurée pendant deux heures supplémentaires. Un groupe de rats distinct a été utilisé dans l’expérience d’ASIC. Commençant sept jours suivant la lésion, les rats étaient entraînés à appuyer sur un levier afin de s’autoadministrer des stimulations électriques, au cours de sessions quotidiennes. Nous avons ensuite mesuré chacun des taux de réponses d’une série de stimulations aux fréquences décroissantes. À partir d’une courbe réponses-fréquences, le seuil de récompense était inféré par la fréquence de la stimulation nécessaire pour produire une réponse semi-maximale. Les seuils de récompense étaient stabilisés à un niveau similaire pour l’ensemble des rats. Enfin, l’effet sur la récompense de l’amphétamine était testé aux mêmes doses employées pour l’expérience de locomotion. RÉSULTATS: Une lésion neurotoxique de l’HbL n’a pas altéré les niveaux de base de l’activité locomotrice dans chaque groupe. Cependant, une telle lésion a potentialisé l’effet de locomotion de l’amphétamine (1 mg/kg) pendant la première heure suivant son administration, et une tendance similaire était observable pendant la seconde heure. À l’inverse, nous n’avons observé aucune interaction entre une lésion à l’HbL et l’effet amplificateur sur la récompense de l’amphétamine. CONCLUSION: Nos résultats révèlent une importante contribution fonctionnelle de l’HbL à la locomotion induite par l’activation de la voie mésolimbique dopaminergique avec une dose de 1 mg/kg d’amphétamine. À l’opposé, aucun effet sur la récompense n’a été observé. Ces résultats suggèrent que l’activation psychomotrice et l’amplifiation de la récompense produite par l’amphétamine dépendent de substrats dissociables, chacun étant différentiellement sensible à la modulation provenant de l’HbL.

Données nouvelles sur l’innervation à dopamine du striatum et son co-phénotype glutamatergique

Une sous-population des neurones à dopamine (DA) du mésencéphale ventral du rat et de la souris étant connue pour exprimer l'ARN messager du transporteur vésiculaire 2 du glutamate (VGLUT2), nous avons eu recours à l'immunocytochimie en microscopie électronique, après simple ou double marquage de l'enzyme de synthèse tyrosine hydroxylase (TH) et de VGLUT2, pour déterminer la présence de l'une et/ou l'autre protéine dans les terminaisons (varicosités) axonales de ces neurones et caractériser leur morphologie ultrastructurale dans diverses conditions expérimentales. Dans un premier temps, des rats jeunes (P15) ou adultes (P90), ainsi que des rats des deux âges soumis à l'administration intraventriculaire cérébrale de la cytotoxine 6-hydroxydopamine (6-OHDA) dans les jours suivant la naissance, ont été examinés, afin d'étayer l'hypothèse d'un rôle de VGLUT2 au sein des neurones DA, au cours du développement normal ou pathologique de ces neurones. Chez le jeune rat, ces études ont montré: i) la présence de VGLUT2 dans une fraction importante des varicosités axonales TH immunoréactives du coeur du noyau accumbens ainsi que du néostriatum; ii) une augmentation de la proportion de ces terminaisons doublement marquées dans le noyau accumbens par suite de la lésion 6-OHDA néonatale; iii) le double marquage fréquent des varicosités axonales appartenant à l'innervation DA aberrante (néoinnervation), qui se développe dans la substance noire, par suite de la lésion 6-OHDA néonatale. Des différences significatives ont aussi été notées quant à la dimension des terminaisons axonales marquées pour la TH seulement, VGLUT2 seulement ou TH et VGLUT2. Enfin, à cet âge (P15), toutes les terminaisons doublement marquées sont apparues dotées d'une spécialisation membranaire synaptique, contrairement aux terminaisons marquées pour la TH ou pour VGLUT2 seulement. Dans un deuxième temps, nous avons voulu déterminer le devenir du double phénotype chez le rat adulte (P90) soumis ou non à la lésion 6-OHDA néonatale. Contrairement aux observations recueillies chez le jeune rat, nous avons alors constaté: i) l'absence complète de terminaisons doublement marquées dans le coeur du noyau accumbens et le néostriatum d'animaux intacts, de même que dans les restes de la substance noire des animaux 6-OHDA lésés; ii) une très forte baisse de leurnombre dans le coeur du noyau accumbens des animaux 6-OHDA lésés. Ces observations, suggérant une régression du double phénotype TH/VGLUT2 avec l'âge, sont venues renforcer l'hypothèse d'un rôle particulier d'une co-libération de glutamate par les neurones mésencéphaliques DA au cours du développement. Dans ces conditions, il est apparu des plus intéressants d'examiner l'innervation DA méso-striatale chez deux lignées de souris dont le gène Vglut2 avait été sélectivement invalidé dans les neurones DA du cerveau, ainsi que leurs témoins et des souris sauvages. D'autant que malgré l'utilisation croissante de la souris en neurobiologie, cette innervation DA n'avait jamais fait l'objet d’une caractérisation systématique en microscopie électronique. En raison de possibles différences entre le coeur et la coque du noyau accumbens, l'étude a donc porté sur les deux parties de ce noyau ainsi que le néostriatum et des souris jeunes (P15) et adultes (P70-90) de chaque lignée, préparées pour l'immunocytochimie de la TH, mais aussi pour le double marquage TH et VGLUT2, selon le protocole précédemment utilisé chez le rat. Les résultats ont surpris. Aux deux âges et quel que soit le génotype, les terminaisons axonales TH immunoréactives des trois régions sont apparues comparables quant à leur taille, leur contenu vésiculaire, le pourcentage contenant une mitochondrie et une très faible incidence synaptique (5% des varicosités, en moyenne). Ainsi, chez la souris, la régression du double phénotype pourrait être encore plus précoce que chez le rat, à moins que les deux protéines ne soient très tôt ségréguées dans des varicosités axonales distinctes des mêmes neurones DA. Ces données renforcent aussi l’hypothèse d’une transmission diffuse (volumique) et d’un niveau ambiant de DA comme élément déterminant du fonctionnement du système mésostriatal DA chez la souris comme chez le rat.

Leptin modulation of locomotor and emotional behaviors : the role of STAT3 signaling in dopamine neurons

La leptine circule en proportion de la masse graisseuse du corps et la transduction de son signal à travers la forme longue de son récepteur via un certain nombre de voies neurales , y compris MAPK, PI3-K ,AMPK et JAK2 - STAT3 . Il faut noter que STAT3 constitue une voie clée au récepteur de la leptine par laquelle la leptine module l'expression des gènes impliqués dans la régulation du bilan énergétique. La plupart des recherches ont porté sur la fonction du récepteur de la leptine au sein de l' hypothalamus, en particulier la fonction du récepteur de la leptine dans le noyau arqué. Toutefois, les récepteurs de la leptine sont également exprimés sur les neurones dopaminergiques de l'aire tégmentale ventrale et la leptine agit sur cette région du cerveau pour influencer la prise alimentaire, la motivation, la locomotion, l'anxiété et la transmission de la dopamine. De plus, la leptine active la STAT3 dans les dopaminergiques et GABAergiques populations neuronales. Bien que ces résultats contribuent à notre compréhension des multiples actions de la leptine dans le système nerveux central, il reste à résoudre les cellules et la signalisation du récepteur de la leptine qui sont responsables des effets neurocomportementaux de la leptine dans le mésencéphale. Visant à déterminer la contribution de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques du mésencéphale, nous avons généré une lignée de souris knockout conditionnel dans lequel l'activation du gène de STAT3 sur son résidu tyrosine 705 ( Tyr 705 ) est absent spécifiquement dans les neurones dopaminergiques. Avec l'utilisation de ce modèle de souris génétique, nous avons évalué l'impact de l'ablation de la signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques sur un certain nombre de fonctions liées à la dopamine, y compris l'alimentation, la locomotion, les comportements liés à la récompense, l'émotion et la libération de dopamine dans le noyau accumbens. Fait intéressant, nous avons observé un dimorphisme sexuel dans le phénotype des souris STAT3DAT-KO. L'activation de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable de l'action de la leptine dans la réduction de la locomotion, récompense liée à l'activité physique, et de l'augmentation de la libération et de la disponibilité de la dopamine chez les souris mâles. Cependant, il ne module pas le comportement émotionnel. D'autre part, les souris femelles STAT3DAT-KO augmentent les niveaux d'anxiété et les niveaux plasmatiques de corticostérone, sans provoquer de changements de la dépression. Cependant, la perte d'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques ne module pas le comportement locomoteur chez les souris femelles. Notamment, les actions de la leptine dans le mésencéphale pour influencer le comportement alimentaire ne sont pas médiées par l'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques, considérant que les souris mâles et femelles ont un comportement alimentaire normal. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable des effets anxiolytiques de la leptine, et soutient l'hypothèse que la leptine communique l'état d'énergie du corps (i.e. la relation entre la dépense et les apports énergétiques) pour les régions mésolimbiques pour atténuer les effets de motivation et de récompense de plusieurs comportements qui servent à réhabiliter ou à épuiser les réserves d'énergie. En outre, ce travail souligne l'importance d'étudier la modulation de la signalisation de la leptine dans différente types de cellules, afin d'identifier les voies de signalisation et les mécanismes cellulaires impliqués dans les différentes fonctions neuro-comportementales de la leptine.

Rôles physiologiques du transporteur vésiculaire du glutamate VGLUT2 dans les neurones dopaminergiques

Des travaux récents démontrent que certains neurones dopaminergiques du mésencéphale ont la capacité de libérer du glutamate en plus de la dopamine (DA). Ce phénomène de « co-transmission » requiert l’expression du transporteur vésiculaire du glutamate de type 2 (VGLUT2) dans les neurones dopaminergiques. Certaines observations montrent que l’expression de VGLUT2 dans les neurones dopaminergiques survient tôt durant leur développement et est essentiellement limitée aux neurones de l’aire tegmentaire ventrale (VTA). De plus, cette libération de glutamate se retrouve principalement au niveau des terminaisons de ces neurones dans le striatum ventral, mais pas dans le striatum dorsal. Ces données suggèrent d’une part un rôle développemental possible du glutamate dans les neurones dopaminergiques, et d’autre part, que les signaux dérivés des neurones cibles puissent réguler le double phénotype des neurones dopaminergiques menant ainsi à une plasticité phénotypique. Par ailleurs, il est toujours inconnu si cette libération de glutamate se fait à partir des terminaisons qui relâchent la DA ou à partir de terminaisons axonales distinctes. De plus, le rôle physiologique de ce surprenant phénomène de co-transmission reste également inconnu. Ainsi, dans cette étude, nous avons d’abord démontré in vitro et in vivo que l’expression de VGLUT2 est nécessaire pour la survie et la croissance d’une sous-population de neurones dopaminergiques. En utilisant une lignée de souris ayant une délétion génique spécifique de VGLUT2 dans les neurones dopaminergiques, nous avons observé une diminution du nombre de terminaisons dopaminergiques et glutamatergiques dans le striatum, une baisse de libération de DA dans le striatum ventral, une diminution de la coordination motrice ainsi qu’une diminution de l’activité locomotrice induite par les drogues d’abus. D’autre part, nous avons démontré in vitro et in vivo que les neurones dopaminergiques au double phénotype établissent des terminaisons distinctes afin de relâcher le glutamate et la DA. De plus, nous démontrons que ce phénomène de ségrégation des sites de libération semble être induit par une interaction avec les neurones du striatum ventral. Ces travaux démontrent le rôle physiologique déterminant de la co-transmission DA-glutamate pour l’homéostasie du système DAergique et dévoile une caractéristique fondamentale de l’établissement des terminaisons axonales de ces neurones. Ces travaux permettent ainsi de mieux comprendre les rôles physiologiques de la co-libération de glutamate par les neurones du système nerveux central et présentent une nouvelle perspective sur les dysfonctions potentielles de ces neurones dans les maladies du cerveau.

Sox1-deficient mice suffer from epilepsy associated with abnormal ventral forebrain development and olfactory cortex hyperexcitability

Mutations in several classes of embryonically-expressed transcription factor genes are associated with behavioral disorders and epilepsies. However, there is little known about how such genetic and neurodevelopmental defects lead to brain dysfunction. Here we present the characterization of an epilepsy syndrome caused by the absence of the transcription factor SOX1 in mice. In vivo electroencephalographic recordings from SOX1 mutants established a correlation between behavioral changes and cortical output that was consistent with a seizure origin in the limbic forebrain. In vitro intracellular recordings from three major forebrain regions, neocortex, hippocampus and olfactory (piriform) cortex (OC) showed that only the OC exhibits abnormal enhanced synaptic excitability and spontaneous epileptiform discharges. Furthermore, the hyperexcitability of the OC neurons was present in mutants prior to the onset of seizures but was completely absent from both the hippocampus and neocortex of the same animals. The local inhibitory GABAergic neurotransmission remained normal in the OC of SOX1-deficient brains, but there was a severe developmental deficit of OC postsynaptic target neurons, mainly GABAergic projection neurons within the olfactory tubercle and the nucleus accumbens shell. Our data show that SOX1 is essential for ventral telencephalic development and suggest that the neurodevelopmental defect disrupts local neuronal circuits leading to epilepsy in the SOX1-deficient mice

Prefrontal cortical-ventral striatal interactions involved in affective modulation of attentional performance: implications for corticostriatal circuit function

Anatomically segregated systems linking the frontal cortex and the striatum are involved in various aspects of cognitive, affective, and motor processing. In this study, we examined the effects of combined unilateral lesions of the medial prefrontal cortex (mPFC) and the core subregion of the nucleus accumbens (AcbC) in opposite hemispheres (disconnection) on a continuous performance, visual attention test [five-choice serial reaction-time task (5CSRTT)]. The disconnection lesion produced a set of specific changes in performance of the 5CSRTT, resembling changes that followed bilateral AcbC lesions while, in addition, comprising a subset of the behavioral changes after bilateral mPFC lesions previously reported using the same task. Specifically, both mPFC/AcbC disconnection and bilateral AcbC lesions markedly affected aspects of response control related to affective feedback, as indexed by perseverative responding in the 5CSRTT. These effects were comparable, although not identical, to those in animals with either bilateral AcbC or mPFC/AcbC disconnection lesions. The mPFC/AcbC disconnection resulted in a behavioral profile largely distinct from that produced by disconnection of a similar circuit described previously, between the mPFC and the dorsomedial striatum, which were shown to form a functional network underlying aspects of visual attention and attention to action. This distinction provides an insight into the functional specialization of corticostriatal circuits in similar behavioral contexts.