Using psilocybin to investigate the relationship between attention, working memory, and the serotonin 1A and 2A receptors

Increasing evidence suggests a link between attention, working memory, serotonin (5-HT), and prefrontal cortex activity. In an attempt to tease out the relationship between these elements, this study tested the effects of the hallucinogenic mixed 5-HT1A/2A receptor agonist psilocybin alone and after pretreatment with the 5-HT2A antagonist ketanserin. Eight healthy human volunteers were rested on a multiple-object tracking task and spatial working memory task under the four conditions: placebo, psilocybin (215 mu g/kg), ketanserin (50 mg), and psilocybin and ketanserin. Psilocybin significantly reduced attentional tracking ability, but had no significant effect on spatial working memory, suggesting a functional dissociation between the two tasks. Pretreatment with ketanserin did not attenuate the effect of psilocybin on attentional performance, suggestinga primary involvement of the 5-HT1A receptor in the observed defecit. Based on physiological and pharmacological data,we speculate that this impaired attentional performance may reflect a reduced ability to suppress or ignore distracting stimuli rather than reduced attentional capacity. The clinical relevance of these results is also discussed.

Serotonin receptors are involved in the spinal mediation of descending facilitation of surgical incision-induced increase of Fos-like immunoreactivity in rats

Background: Descending pronociceptive pathways may be implicated in states of persistent pain. Paw skin incision is a well-established postoperative pain model that causes behavioral nociceptive responses and enhanced excitability of spinal dorsal horn neurons. The number of spinal c-Fos positive neurons of rats treated intrathecally with serotonin, noradrenaline or acetylcholine antagonists where evaluated to study the descending pathways activated by a surgical paw incision. Results: The number of c-Fos positive neurons in laminae I/II ipsilateral, lamina V bilateral to the incised paw, and in lamina X significantly increased after the incision. These changes: remained unchanged in phenoxybenzamine-treated rats; were increased in the contralateral lamina V of atropine-treated rats; were inhibited in the ipsilateral lamina I/II by 5-HT(1/2B/2C) (methysergide), 5-HT(2A) (ketanserin) or 5-HT(1/2A/2C/5/6/7) (methiothepin) receptors antagonists, in the ipsilateral lamina V by methysergide or methiothepin, in the contralateral lamina V by all the serotonergic antagonists and in the lamina X by LY 278,584, ketanserin or methiothepin. Conclusions: We conclude: (1) muscarinic cholinergic mechanisms reduce incision-induced response of spinal neurons inputs from the contralateral paw; (2) 5-HT(1/2A/2C/3) receptors-mediate mechanisms increase the activity of descending pathways that facilitates the response of spinal neurons to noxious inputs from the contralateral paw; (3) 5-HT(1/2A/2C) and 5-HT(1/2C) receptors increases the descending facilitation mechanisms induced by incision in the ipsilateral paw; (4) 5-HT(2A/3) receptors contribute to descending pronociceptive pathways conveyed by lamina X spinal neurons; (5) alpha-adrenergic receptors are unlikely to participate in the incision-induced facilitation of the spinal neurons.

Serotonin-1A receptors in the dorsal periaqueductal gray matter mediate the panicolytic-like effect of pindolol and paroxetine combination in the elevated T-maze

The beta-adrenergic blocker and 5-HT(1A) receptor antagonist pindolol has been combined with selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) in patients with depressive and anxiety disorders to shorten the onset of the clinical action and/or increase the proportion of responders. The results of a previous study have shown that pindolol potentiates the panicolytic effect of paroxetine in rats submitted to the elevated T-maze (ETM). Since reported evidence has implicated the 5-HT(1A) receptors of the dorsal periaqueductal gray matter (DPAG) in the panicolytic effect of antidepressants, rats treated with pindolol (5.0 mg/kg, i.p.) and paroxetine (1.5 mg/kg, i.p.) received a previous intra-DPAG injection of the selective 5-HT(1A) antagonist, WAY-100635 (0.4 mu g) and were submitted to the ETM. Pretreatment with WAY-100635 reversed the increase in escape latency, a panicolytic effect, determined by the pindolol-paroxetine combination. These results implicate the 5-HT(1A) receptors of the DPAG in the panicolytic effect of the pindolol-paroxetine combination administered systemically. They also give further preclinical support for the use of this drug combination in the treatment of panic disorder. (C) 2011 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Facilitation of 5-HT(2A/2C)-mediated neurotransmission in the ventromedial hypothalamic nucleus decreases anxiety in the elevated T-maze

Previous evidence has shown that facilitation of GABA/benzodiazepine-mediated neurotransmission in the ventromedial hypothalamus (VMH) inhibits both escape and inhibitory avoidance responses generated in the elevated T-maze test of anxiety (ETM). These defensive behaviors have been associated with panic and generalized anxiety, respectively. Aside from GABA/benzodiazepine receptors, the VMH also contains a significant number of serotonin (5-HT) receptors, including 1A, 2A and 2C subtypes. The purpose of the present study was to investigate the effect of the activation of 5-HT(1A) and 5-HT(2A/2C) receptors in the VMH on defensive behavioral responses in rats submitted to the ETM. For that, male Wistar rats were treated intra-VMH with the 5-HT(1A) agonist 8-OH-DPAT, with the 5-HT(2A/2C) agonist DOI, with the 5-HT(2C) selective agonist MK-212, or with the 5-HT(2A/2C) antagonist ketanserin and 10 min after were submitted to the ETM. Results showed that both DOI and MK-212 significantly decreased avoidance measurements, an anxiolytic-like effect, without altering escape. 8-OH-DPAT and ketanserin were without effect, although the last drug attenuated the effects of DOI. None of the drugs altered locomotor activity in an open field. These results suggest that 5-HT(2A/2C) receptors of the VMH are involved in the regulation of inhibitory avoidance and might be of relevance to the physiopathology of generalized anxiety. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cannabidiol inhibitory effect on marble-burying behaviour: involvement of CB1 receptors

Cannabidiol (CBD) is a major nonpsychotomimetic component of Cannabis sativa that has been shown to have an anxiolytic effect in human and animal models. Earlier studies suggest that these effects involve facilitation of serotonin, a neurotransmitter that has also been related to obsessive-compulsive disorder. On the basis of this evidence, this study investigated the effects of CBD in C57BL/6J mice submitted to the marble-burying test (MBT), an animal model proposed to reflect compulsive behaviour. CBD (15, 30 and 60 mg/kg) induced a significant decrease in the number of buried marbles compared with controls (34, 41 and 48%, respectively). A similar, although larger, decrease was also found after the serotonin selective reuptake inhibitor paroxetine (10 mg/kg, 77% decrease) and the benzodiazepine diazepam (2.5 mg/kg, 84% decrease). The effect of CBD (30 mg/kg) was still significant after 7 days of daily repeated administration, whereas the effect of diazepam disappeared. Pretreatment with WAY100635 (3 mg/kg), a 5HT1A receptor antagonist, prevented the effects of paroxetine but failed to alter those of CBD. These latter effects, however, were prevented by pretreatment with the CB1 receptor antagonist AM251 (1 mg/kg). These results indicated that CBD and paroxetine decrease the number of buried marbles in the MBT through distinct pharmacological mechanisms. They also suggest a potential role of drugs acting on the cannabinoid system in modulating compulsive behaviour. Behavioural Pharmacology 21: 353-358 (C) 2010 Wolters Kluwer Health | Lippincott Williams & Wilkins.

5-HT2C receptor regulation of defensive responses in the rat dorsal periaqueductal gray

Activation of 5-HT2C receptors in limbic structures such as the amygdala and hippocampus increases anxiety. Indirect evidence obtained with non-selective 5-HT2C-interacting drugs suggests that the same may occur in the dPAG, a brainstem region consistently implicated in the genesis/regulation of panic attacks. In this study we used more selective agonists and antagonists to unveil the role played by dPAG 5-HT2C receptors in the regulation of anxiety- and panic-related defensive behaviors. Our results showed that intra-dPAG microinjection of the endogenous agonist 5-HT (20 nmol) or the 5-HT2C receptor agonists MK-212 (1 and 10 nmol) and RO-600175 (40 nmol) significantly increased inhibitory avoidance acquisition in rats tested in the elevated T-maze, suggesting an anxiogenic effect. 5-HT, but not the two 5-HT2C receptor agonists, inhibited escape performance. In the elevated T-maze, inhibitory avoidance and escape responses have been related to generalized anxiety and panic attacks, respectively. The behavioral effects caused by 5-HT and MK-212 were fully blocked by previous local microinjection of the 5-HT2C receptor antagonist SB-242084. Intra-dPAG injection of MK-212 also failed to affect escape expression in another test relating this behavior to panic, the electrical stimulation of the dPAG. Overall, the results indicate that 5-HT2C receptors in the dPAG are preferentially involved in the regulation of defensive behaviors related to anxiety, but not panic. This finding extends to the dPAG the prominent role that has been attributed to 5-HT2C receptors in anxiety generation. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Synthesis, binding affinity and SAR of new benzolactam derivatives as dopamine D3 receptor ligands

A series of new benzolactam derivatives was synthesized and the derivatives were evaluated for theiraffinities at the dopamine D1, D2, and D3 receptors. Some of these compounds showed high D2 and/orD3 affinity and selectivity over the D1 receptor. The SAR study of these compounds revealed structuralcharacteristics that decisively influenced their D2 and D3 affinities. Structural models of the complexesbetween some of the most representative compounds of this series and the D2 and D3 receptors wereobtained with the aim of rationalizing the observed experimental results. Moreover, selected compoundsshowed moderate binding affinity on 5-HT2A which could contribute to reducing the occurrence of extrapyramidalside effects as potential antipsychotics.

The study of genetic polymorphisms related to serotonin in Alzheimer's disease: a new perspective in a heterogenic disorder

Genetic and environmental factors have been implicated in the development of Alzheimer's disease (AD), the most common form of dementia in the elderly. Mutations in 3 genes mapped on chromosomes 21, 14 and 1 are related to the rare early onset forms of AD while the e4 allele of the apolipoprotein E (APOE) gene (on chromosome 19) is the major susceptibility locus for the most common late onset AD (LOAD). Serotonin (5-hydroxytryptamine or 5-HT) is a key neurotransmitter implicated in the control of mood, sleep, appetite and a variety of traits and behaviors. Recently, a polymorphism in the transcriptional control region upstream of the 5-HT transporter (5-HTT) gene has been studied in several psychiatric diseases and personality traits. It has been demonstrated that the short variant(s) of this 5-HTT gene-linked polymorphic region (5-HTTLPR) is associated with a different transcriptional efficiency of the 5-HTT gene promoter resulting in decreased 5-HTT expression and 5-HT uptake in lymphocytes. An increased frequency of this 5-HTTLPR short variant polymorphism in LOAD was recently reported. In addition, another common polymorphic variation in the 5-HT2A and 5-HT2C serotonin receptor genes previously analyzed in schizophrenic patients was associated with auditory and visual hallucinations in AD. These observations suggest that the involvement of the serotonin pathway might provide an explanation for some aspects of the affective symptoms commonly observed in AD patients. In summary, research on genetic polymorphisms related to AD and involved in receptors, transporter proteins and the enzymatic machinery of serotonin might enhance our understanding of this devastating neurodegenerative disorder.

Effect of the intracerebroventricular administration of GR 113808, a selective 5-HT4 antagonist, on water intake during hyperosmolarity and hypovolemia

We demonstrate here that acute third ventricle injections of GR 113808, a highly selective 5-HT4 antagonist, decrease water intake induced by a previous salt load while potentiating drinking elicited by hypovolemia induced by previous subcutaneous administration of polyethylene glycol in male Wistar rats (200 ± 20 g). At the dose of 160 nmol/rat, third ventricle injections of GR 113808 induced a significant reduction of water intake in salt-loaded animals after 120 min as compared to salt-loaded animals receiving third ventricle injections of saline (salt load + GR = 3.44 ± 0.41 ml, N = 12; salt load + saline = 5.74 ± 0.40 ml, N = 9). At the dose of 80 nmol/rat, GR 113808 significantly enhanced water intake in hypovolemic animals after 120 min as compared to hypovolemic animals receiving third ventricle injections of saline (hypovol + GR = 4.01 ± 0.27 ml, N = 8; hypovol + saline = 2.41 ± 0.23 ml, N = 12). We suggest that central 5-HT4 receptors may exert a positive drive on water intake due to hyperosmolarity and a negative input on drinking provoked by hypovolemia.

Effect of 5-HT1B receptor agonists injected into the prefrontal cortex on maternal aggression in rats

Serotonin (5-HT1B) receptors play an essential role in the inhibition of aggressive behavior in rodents. CP-94,253, a 5-HT1B receptor agonist, can reduce aggression in male mice when administered directly into the ventro-orbitofrontal (VO) prefrontal cortex (PFC). The objective of the current study was to assess the effects of two selective 5-HT1B receptor agonists (CP-94,253 and CP-93,129), microinjected into the VO PFC, on maternal aggressive behavior after social instigation in rats. CP-94,253 (0.56 µg/0.2 µL, N = 8, and 1.0 µg/0.2 µL, N = 8) or CP-93,129 (1.0 µg/0.2 µL, N = 9) was microinjected into the VO PFC of Wistar rats on the 9th day postpartum and 15 min thereafter the aggressive behavior by the resident female against a male intruder was recorded for 10 min. The frequency and duration of aggressive and non-aggressive behaviors were analyzed using ANOVA and post hoc tests. CP-93,129 significantly decreased maternal aggression. The frequency of lateral attacks, bites and pinnings was reduced compared to control, while the non-aggressive behaviors and maternal care were largely unaffected by this treatment. CP-94,253 had no significant effects on aggressive or non-aggressive behaviors when microinjected into the same area of female rats. CP-93,129, a specific 5-HT1B receptor agonist, administered into the VO PFC reduced maternal aggressive behavior, while the CP-94,253 agonist did not significantly affect this behavior after social instigation in female rats. We conclude that only the 5-HT1B receptor agonist CP-93,129 administered into the VO PFC decreased aggression in female rats postpartum after social instigation.

Serotonin regulates osteoblast proliferation and function in vitro

The monoamine serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT), a well-known neurotransmitter, also has important functions outside the central nervous system. The objective of this study was to investigate the role of 5-HT in the proliferation, differentiation, and function of osteoblasts in vitro. We treated rat primary calvarial osteoblasts with various concentrations of 5-HT (1 nM to 10 µM) and assessed the rate of osteoblast proliferation, expression levels of osteoblast-specific proteins and genes, and the ability to form mineralized nodules. Next, we detected which 5-HT receptor subtypes were expressed in rat osteoblasts at different stages of osteoblast differentiation. We found that 5-HT could inhibit osteoblast proliferation, differentiation, and mineralization at low concentrations, but this inhibitory effect was mitigated at relatively high concentrations. Six of the 5-HT receptor subtypes (5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1D, 5-HT2A, 5-HT2B, and 5-HT2C) were found to exist in rat osteoblasts. Of these, 5-HT2A and 5-HT1Breceptors had the highest expression levels, at both early and late stages of differentiation. Our results indicated that 5-HT can regulate osteoblast proliferation and function in vitro.

Comparaison des mécanismes de régulation des isoformes a et b des récepteurs 5-HT4

Les actions thérapeutiques des antidépresseurs, disponibles actuellement, requièrent plusieurs semaines de traitement. Ce délai est dû aux adaptations des sites pré et post-synaptiques qui, respectivement, augmentent la disponibilité synaptique des monoamines sérotonine et noradrénaline (5-HT et NA), et entraînent les changements neuroplastiques modifiant la fonction neuronales dans les régions limbiques. Il a été récemment observé, chez un modèle animal de dépression, que l’agoniste RS67333 des récepteurs sérotoninergiques de type 5-HT4 produisait des changements comportementaux, électrophysiologiques, cellulaires et biochimiques, tel qu’observé chez les antidépresseurs. Ces changements apparaissent seulement après 3 jours de traitement tandis que les antidépresseurs nécessitent souvent plusieurs semaines. De plus, l’activation des récepteurs 5-HT4 ne générait pas de tolérance, et cela pendant 21 jours de traitement. Seulement, les propriétés de signalisation et de régulation de ces récepteurs sont très loin d’êtres établies. Nous avons alors voulu mieux caractériser ces deux aspects de leur fonction, en se concentrant d’avantage sur les isoformes a et b, fortement exprimés dans le système limbique. Pour cela, nous avons voulu évaluer d’abord leur capacité de production d’AMPc dans un système hétérologue. Les essais d’accumulation d’AMPc démontrent que les deux isoformes sont capables de moduler positivement et négativement des niveaux d’AMPc en présence de 5-HT. Par contre, la stimulation au RS67333 induit seulement une augmentation du niveau d’AMPc dans les deux cas. Ensemble, ces observations indiquent que les deux isoformes sont capables de coupler à l’adénylate cyclase à travers les protéines Gαs et Gαi. La quantification des récepteurs internalisés a montré que l’isoforme b internalisait plus efficacement que l’isoforme a suite à l’incubation à la 5-HT (61 ± 3 % pour le b vs 40 ± 2 % pour le a). Les protéines kinases PKA et PKC n’étaient pas impliquées dans cette différence, toutefois, la PKC a été trouvée essentielle à l’internalisation des deux isoformes. L’internalisation de l’isoforme b par 5-HT n’a pas été affecté par la surexpression de forme inactive de GRK2 (GRK2- K220R) et a été partiellement inhibé par un mutant négative de la β-arrestine (βarr(319-418)), tandis que l’internalisation de l’isoforme a a été bloquée par les deux. Ces observations indiquent que les mécanismes d’internalisation des deux isoformes du récepteur 5-HT4 les plus abondants dans le système nerveux central sont distincts. Des comportements spécifiques à chaque isoforme ont aussi été constatés au niveau de la régulation fonctionnelle suite à l’exposition au RS67333, qui désensibilise seulement l’isoforme b. D’après nos observations, nous avons conclu que les isoformes a et b diffèrent dans leur propriétés de signalisation et de régulation. L’incapacité du RS67333 à désensibiliser l’isoforme a fournit un substrat moléculaire pour les effets antidépressifs prolongés de cet agoniste dans les études pré-cliniques.

Étude du rôle de la dopamine et de la sérotonine dans l’effet atténuateur des antipsychotiques et de l’OSU-6162 sur la récompense induite par la stimulation du faisceau médian prosencéphalique chez le rongeur

La voie mésocorticolimbique est constitutée d’un ensemble d’éléments nerveux issus de l’aire tegmentaire ventrale mésencéphalique et projettant vers des régions corticales et sous-corticales. Les neurones à dopamine (DA) qui en font partie modulent plusieurs fonctions cognitives dont l’attention, l’apprentissage et la récompense. L’activité nerveuse des cellules à DA augmente lorsque l’organisme anticipe et reçoit une récompense, ainsi qu’au cours de la phase d’apprentissage des comportements d’appétence. Or, si l’activité dopaminergique de la voie mésocorticolimbique est désordonnée, voire aberrante, des stimuli neutres deviennent saillants et prennent une signification erronée. Cette anomalie fonctionnelle du système dopaminergique pourrait être à l’origine des symptômes psychotiques observés dans la schizophrénie. Cette hypothèse est renforcée par le fait que les médicaments antipsychotiques efficaces ont tous une activité antagoniste aux récepteurs à DA de type 2 (D2); les antipsychotiques dits classiques (i.e. halopéridole) possèdent une forte affinité pour les récepteurs D2 tandis que les antipsychotiques dits atypiques (i.e. clozapine) présentent une plus forte affinité pour les récepteurs à sérotonine de type 2a (5-HT2a) que pour les récepteurs D2. Les antipsychotiques atypiques semblent plus efficaces contre les symptômes négatifs (i.e. anhédonie) de la schizophrénie et induisent moins d’effets moteurs extrapyramidaux et de dysphorie que les antipsychotiques classiques. Il a été proposé que l’efficacité des antipsychotiques atypiques soit expliqué par leur double action antagoniste aux récepteurs 5-HT2a et D2. Afin de mieux comprendre les mécanismes de ces médicaments, nous avons étudié leurs effets sur la récompense en utilisant le modèle d’autostimulation intracérébrale (ASI) chez le rongeur. Le but de la première étude était d’évaluer l’effet d’un antagoniste sélectif des récepteurs 5-HT2a, le M100907, sur la récompense et sur l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. L’hypothèse était que l’atténuation de la récompense induite par l’ajout du M100907 à l’halopéridole serait similaire à celle induite par la clozapine. Dans une seconde étude, l’effet sur la récompense d’un agoniste partiel aux récepteurs D2, l’OSU-6162, a été caractérisé sous deux conditions : i) en condition de base et ii) lorsque la neurotransmission dopaminergique est altérée par l’administration systémique de quinpirole, un agoniste des récepteurs D2/D3. Les hypothèses étaient que l’OSU-6162 i) atténuerait la récompense induite par la stimulation et ii) empêcherait l’atténuation et la facilitation de la récompense induites par le quinpirole. Les données obtenues montrent que le M100907 n’altère pas la récompense par lui-même mais réduit l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. La co-administration du M100907 et de l’halopéridole induit une atténuation de la récompense d’amplitude similaire à celle induite par la clozapine, ce qui suggère que l’activité antagoniste aux récepteurs 5-HT2a de la clozapine contribue à son efficacité. Les données de la seconde étude montrent que l’OSU-6162 atténue la récompense, de manière dose-dépendante, ainsi que la facilitation, mais pas l’atténuation de la récompense induite par le quinpirole. Cette dernière observation suggère que l’OSU-6162 agit comme un antagoniste fonctionnel aux récepteurs D2 post-synaptiques. Un ensemble de données suggèrent que le comportement d’ASI constitue un modèle valide permettant d’évaluer l’efficacité antipsychotique potentielle de nouvelles molécules. Le comportement d’ASI est atténué par les antipsychotiques cliniquement efficaces mais est peu ou pas modifié par des molécules dépourvues d’activité antipsychotique. Les données obtenues dans cette thèse permettent de supposer que l’OSU-6162 possède une activité antipsychotique de nature atypique, et cela sans altérer la neurotransmission sérotoninergique.

Mécanismes cellulaires de l'induction du facteur de transcription Nur77 après un traitement aux antipsychotiques

Les antipsychotiques sont utilisés en clinique depuis plus de 50 ans pour pallier aux symptômes de la schizophrénie. Malgré une recherche intensive, les mécanismes cellulaires et moléculaires responsables de l’effet clinique de cette médication demeurent encore nébuleux. Ces drogues sont reconnues comme des antagonistes des récepteurs D2 de la dopamine et peuvent moduler la transcription génique dans le striatum. Au cours des recherches qui ont mené à l'écriture de cette thèse, nous avons exploré l’expression de Nur77, un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires, afin de caractériser le rôle de la dopamine, la sérotonine, l’adénosine et le glutamate dans la régulation génique contrôlée par les antagonistes D2. En premier lieu, nous avons examiné l’impact de la co-administration d’agents sérotonergiques et adrénergiques sur l’expression de l’ARNm de Nur77 induite par l’halopéridol, un antipsychotique de première génération. Nous avons observé que le 8-OH-DPAT et le MDL11939 préviennent partiellement l’induction de Nur77 dans le striatum. Au contraire, l’idazoxan potentialise l’effet de l’halopéridol sur l’expression de Nur77 alors que le prazosin reste sans effet. Ces résultats démontrent que l’expression striatale de Nur77 induite par l’halopéridol peut être modulée à la baisse avec un agoniste 5-HT1A ou un antagoniste 5-HT2A. Par la suite, nous avons évalué dans divers paradigmes expérimentaux l’effet de l’éticlopride, un antagoniste spécifique D2, afin d’explorer davantage le mécanisme de l’effet transcriptionnel des antagonistes D2. Étonnamment, la suppression de l’isoforme D2L chez la souris D2L KO ne réduit pas la réponse de l’éticlopride dans le striatum. Par contre, une lésion corticale avec l’acide iboténique bloque l’effet de l’éticlopride sur la transcription de Nur77, suggérant un rôle du glutamate. La combinaison d’un antagoniste des récepteurs métabotropes du glutamate de types 5 (mGluR5) et d’un antagoniste des récepteurs de l’adénosine A2A abolit complètement l’augmentation de la transcription de Nur77 induit par l’éticlopride dans le striatum. La modulation directe de l’expression striatale de Nur77 par les récepteurs mGluR5 et A2A a été confirmée dans un modèle de cultures organotypiques de tranches cérébrales. Ces résultats démontrent clairement que la modulation de l’expression génique dans le striatum, à la suite d’un traitement avec un antagoniste D2 pourrait être indépendante d’une interaction directe avec les récepteurs D2 post-synaptiques, et reposerait plutôt sur son interaction avec les récepteurs D2 hétérosynaptiques des afférences corticostriées et l’activation subséquente des récepteurs post-synaptiques du glutamate et de l’adénosine. En résumé, nos résultats suggèrent que l’interaction des antipsychotiques atypiques avec les récepteurs 5-HT2A et 5-HT1A pourrait expliquer la différence dans le patron d’expression génique induit par ces drogues en comparaison avec les antipsychotiques typiques. De plus, nos résultats révèlent un nouveau mécanisme d’action des antagonistes D2 et supportent un rôle primordial du glutamate et de l’adénosine dans les effets des antipsychotiques de première génération.

Les récepteurs 5-HT4b adoptent différentes conformations ligand-spécifique ayant des propriétés de signalisation et de régulation distinctes

Les antidépresseurs actuels sont très similaires au niveau de leur mécanisme d’action et sont plus ou moins efficaces. Un des problèmes majeurs est leur long temps de latence à fournir une action thérapeutique dû aux adaptations des sites pré et post synaptiques. Dans un modèle animal, nous avons récemment découvert que l’agoniste RS67333 des récepteurs 5-HT4 était en mesure de produire en trois jours les mêmes effets antidépresseurs qui normalement prennent de deux à trois semaines à apparaître avec les antidépresseurs actuellement disponibles. De plus, nous avons constaté que les effets antidépresseurs de cet agoniste possédaient une résistance à la tolérance. Il y a d’autres agonistes du même récepteur, tel que le prucalopride qui ne produit pas d’effets antidépresseurs comme RS67333. Étant donné que l’efficacité du Prucalopride à stimuler les 5-HT4Rs est similaire sinon plus grande que celle de RS67333, nous avons énoncé l’hypothèse que le récepteur 5-HT4 pourrait adopter différentes conformations actives suite à son activation par différents agonistes. Nous avons ainsi décidé d’explorer les principales réponses fonctionnelles des récepteurs 5-HT4B en observant leurs propriétés de régulation et de signalisation. Nous avons montré que l’isoforme B du récepteur 5-HT4, étant hautement exprimé dans le système limbique, détient une signalisation et une régulation différentes dépendant du ligand activateur. Nos résultats indiquent que chacun des agonistes testés (5-HT, RS67333, ML10302, Zacopride, Prucalopride) modulent distinctivement la production d’AMPc et l’internalisation du récepteur. Les résultats nous ont clairement permis de déterminer que les agonistes possèdent une efficacité et ou puissance différentes les uns par rapport aux autres. De plus, l’ordre d’efficacité des agonistes à moduler la voie de l’AMPc était (Prucalopride > Zacopride = ML10302 = 5-HT > RS67333) et est différente de leur ordre d’efficacité à induire la régulation du récepteur par internalisation (5-HT > Zacopride > Prucalopride > ML10302 = RS67333). Ainsi, nous avons montré que les 5-HT4Rs adoptent des conformations qui sont ligand-spécifiques. Cela implique que la sélectivité fonctionnelle serait un facteur important à considérer dans les mécanismes d’action antidépresseur des agonistes de ce récepteur.