Analysis of susceptibility to human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) by comparative genetics

Summary [résumé français voir ci-dessous] From the beginning of the 20th century the world population has been confronted with the human immune deficiency virus 1 (HIV-1). This virus has the particularity to mutate fast, and could thus evade and adapt to the human host. Our closest evolutionary related organisms, the non-human primates, are less susceptible to HIV-1. In a broader sense, primates are differentially susceptible to various retrovirus. Species specificity may be due to genetic differences among primates. In the present study we applied evolutionary and comparative genetic techniques to characterize the evolutionary pattern of host cellular determinants of HIV-1 pathogenesis. The study of the evolution of genes coding for proteins participating to the restriction or pathogenesis of HIV-1 may help understanding the genetic basis of modern human susceptibility to infection. To perform comparative genetics analysis, we constituted a collection of primate DNA and RNA to allow generation of de novo sequence of gene orthologs. More recently, release to the public domain of two new primate complete genomes (bornean orang-utan and common marmoset) in addition of the three previously available genomes (human, chimpanzee and Rhesus monkey) help scaling up the evolutionary and comparative genome analysis. Sequence analysis used phylogenetic and statistical methods for detecting molecular adaptation. We identified different selective pressures acting on host proteins involved in HIV-1 pathogenesis. Proteins with HIV-1 restriction properties in non-human primates were under strong positive selection, in particular in regions of interaction with viral proteins. These regions carried key residues for the antiviral activity. Proteins of the innate immunity presented an evolutionary pattern of conservation (purifying selection) but with signals of relaxed constrain if we compared them to the average profile of purifying selection of the primate genomes. Large scale analysis resulted in patterns of evolutionary pressures according to molecular function, biological process and cellular distribution. The data generated by various analyses served to guide the ancestral reconstruction of TRIM5a a potent antiviral host factor. The resurrected TRIM5a from the common ancestor of Old world monkeys was effective against HIV-1 and the recent resurrected hominoid variants were more effective against other retrovirus. Thus, as the result of trade-offs in the ability to restrict different retrovirus, human might have been exposed to HIV-1 at a time when TRIM5a lacked the appropriate specific restriction activity. The application of evolutionary and comparative genetic tools should be considered for the systematical assessment of host proteins relevant in viral pathogenesis, and to guide biological and functional studies. Résumé La population mondiale est confrontée depuis le début du vingtième siècle au virus de l'immunodéficience humaine 1 (VIH-1). Ce virus a un taux de mutation particulièrement élevé, il peut donc s'évader et s'adapter très efficacement à son hôte. Les organismes évolutivement le plus proches de l'homme les primates nonhumains sont moins susceptibles au VIH-1. De façon générale, les primates répondent différemment aux rétrovirus. Cette spécificité entre espèces doit résider dans les différences génétiques entre primates. Dans cette étude nous avons appliqué des techniques d'évolution et de génétique comparative pour caractériser le modèle évolutif des déterminants cellulaires impliqués dans la pathogenèse du VIH- 1. L'étude de l'évolution des gènes, codant pour des protéines impliquées dans la restriction ou la pathogenèse du VIH-1, aidera à la compréhension des bases génétiques ayant récemment rendu l'homme susceptible. Pour les analyses de génétique comparative, nous avons constitué une collection d'ADN et d'ARN de primates dans le but d'obtenir des nouvelles séquences de gènes orthologues. Récemment deux nouveaux génomes complets ont été publiés (l'orang-outan du Bornéo et Marmoset commun) en plus des trois génomes déjà disponibles (humain, chimpanzé, macaque rhésus). Ceci a permis d'améliorer considérablement l'étendue de l'analyse. Pour détecter l'adaptation moléculaire nous avons analysé les séquences à l'aide de méthodes phylogénétiques et statistiques. Nous avons identifié différentes pressions de sélection agissant sur les protéines impliquées dans la pathogenèse du VIH-1. Des protéines avec des propriétés de restriction du VIH-1 dans les primates non-humains présentent un taux particulièrement haut de remplacement d'acides aminés (sélection positive). En particulier dans les régions d'interaction avec les protéines virales. Ces régions incluent des acides aminés clé pour l'activité de restriction. Les protéines appartenant à l'immunité inné présentent un modèle d'évolution de conservation (sélection purifiante) mais avec des traces de "relaxation" comparé au profil général de sélection purifiante du génome des primates. Une analyse à grande échelle a permis de classifier les modèles de pression évolutive selon leur fonction moléculaire, processus biologique et distribution cellulaire. Les données générées par les différentes analyses ont permis la reconstruction ancestrale de TRIM5a, un puissant facteur antiretroviral. Le TRIM5a ressuscité, correspondant à l'ancêtre commun entre les grands singes et les groupe des catarrhiniens, est efficace contre le VIH-1 moderne. Les TRIM5a ressuscités plus récents, correspondant aux ancêtres des grands singes, sont plus efficaces contre d'autres rétrovirus. Ainsi, trouver un compromis dans la capacité de restreindre différents rétrovirus, l'homme aurait été exposé au VIH-1 à une période où TRIM5a manquait d'activité de restriction spécifique contre celui-ci. L'application de techniques d'évolution et de génétique comparative devraient être considérées pour l'évaluation systématique de protéines impliquées dans la pathogenèse virale, ainsi que pour guider des études biologiques et fonctionnelles

Stereological analysis of the rat and monkey amygdala

The amygdala is part of a neural network that contributes to the regulation of emotional behaviors. Rodents, especially rats, are used extensively as model organisms to decipher the functions of specific amygdala nuclei, in particular in relation to fear and emotional learning. Analysis of the role of the nonhuman primate amygdala in these functions has lagged work in the rodent but provides evidence for conservation of basic functions across species. Here we provide quantitative information regarding the morphological characteristics of the main amygdala nuclei in rats and monkeys, including neuron and glial cell numbers, neuronal soma size, and individual nuclei volumes. The volumes of the lateral, basal, and accessory basal nuclei were, respectively, 32, 39, and 39 times larger in monkeys than in rats. In contrast, the central and medial nuclei were only 8 and 4 times larger in monkeys than in rats. The numbers of neurons in the lateral, basal, and accessory basal nuclei were 14, 11, and 16 times greater in monkeys than in rats, whereas the numbers of neurons in the central and medial nuclei were only 2.3 and 1.5 times greater in monkeys than in rats. Neuron density was between 2.4 and 3.7 times lower in monkeys than in rats, whereas glial density was only between 1.1 and 1.7 times lower in monkeys than in rats. We compare our data in rats and monkeys with those previously published in humans and discuss the theoretical and functional implications that derive from our quantitative structural findings.

Differential vulnerability of neurochemically identified subpopulations of retinal neurons in a monkey model of glaucoma.

The vulnerability of subpopulations of retinal neurons delineated by their content of cytoskeletal or calcium-binding proteins was evaluated in the retinas of cynomolgus monkeys in which glaucoma was produced with an argon laser. We quantitatively compared the number of neurons containing either neurofilament (NF) protein, parvalbumin, calbindin or calretinin immunoreactivity in central and peripheral portions of the nasal and temporal quadrants of the retina from glaucomatous and fellow non-glaucomatous eyes. There was no significant difference between the proportion of amacrine, horizontal and bipolar cells labeled with antibodies to the calcium-binding proteins comparing the two eyes. NF triplet immunoreactivity was present in a subpopulation of retinal ganglion cells, many of which, but not all, likely correspond to large ganglion cells that subserve the magnocellular visual pathway. Loss of NF protein-containing retinal ganglion cells was widespread throughout the central (59-77% loss) and peripheral (96-97%) nasal and temporal quadrants and was associated with the loss of NF-immunoreactive optic nerve fibers in the glaucomatous eyes. Comparison of counts of NF-immunoreactive neurons with total cell loss evaluated by Nissl staining indicated that NF protein-immunoreactive cells represent a large proportion of the cells that degenerate in the glaucomatous eyes, particularly in the peripheral regions of the retina. Such data may be useful in determining the cellular basis for sensitivity to this pathologic process and may also be helpful in the design of diagnostic tests that may be sensitive to the loss of the subset of NF-immunoreactive ganglion cells.

Invasion of lesion territory by regenerating fibers after spinal cord injury in adult macaque monkeys.

In adult macaque monkeys subjected to an incomplete spinal cord injury (SCI), corticospinal (CS) fibers are rarely observed to grow in the lesion territory. This situation is little affected by the application of an anti-Nogo-A antibody which otherwise fosters the growth of CS fibers rostrally and caudally to the lesion. However, when using the Sternberger monoclonal-incorporated antibody 32 (SMI-32), a marker detecting a non-phosphorylated neurofilament epitope, numerous SMI-32-positive (+) fibers were observed in the spinal lesion territory of 18 adult macaque monkeys; eight of these animals had received a control antibody infusion intrathecally for 1month after the injury, five animals an anti-Nogo-A antibody, and five animals received an anti-Nogo-A antibody together with brain-derived neurotrophic factor (BDNF). These fibers occupied the whole dorso-ventral axis of the lesion site with a tendency to accumulate on the ventral side, and their trajectories were erratic. Most of these fibers (about 87%) were larger than 1.3μm and densely SMI-32 (+) stained. In the undamaged spinal tissue, motoneurons form the only large population of SMI-32 (+) neurons which are densely stained and have large diameter axons. These data therefore suggest that a sizeable proportion of the fibers seen in the lesion territory originate from motoneurons, although fibers of other origins could also contribute. Neither the presence of the antibody neutralizing Nogo-A alone, nor the presence of the antibody neutralizing Nogo-A combined with BDNF influenced the number or the length of the SMI-32 (+) fibers in the spinal lesion area. In summary, our data show that after a spinal cord lesion in adult monkeys, the lesion site is colonized by fibers, a large portion of which presumably originate from motoneurons.

Isolation of a novel monkey adenovirus reveals a new phylogenetic clade in the evolutionary history of simian adenoviruses

Adenoviruses of primates include human (HAdV) and simian (SAdV) isolates classified into 8 species (Human Adenovirus A to G, and Simian Adenovirus A). In this study, a novel adenovirus was isolated from a colony of cynomolgus macaques (Macaca fascicularis) and subcultured in VERO cells. Its complete genome was purified and a region encompassing the hexon gene, the protease gene, the DNA binding protein (DBP) and the 100 kDa protein was amplified by PCR and sequenced by primer walking. Sequence analysis of these four genes showed that the new isolate had 80% identity to other primate adenoviruses and lacked recombination events. The study of the evolutionary relationships of this new monkey AdV based on the combined sequences of the four genes supported a close relationship to SAdV-3 and SAdV-6, lineages isolated from Rhesus monkeys. The clade formed by these three types is separated from the remaining clades and establishes a novel branch that is related to species HAdV-A, F and G. However, the genetic distance corresponding to the newly isolated monkey AdV considerably differs from these as to belong to a new, not yet established species. Results presented here widen our knowledge on SAdV and represents an important contribution to the understanding of the evolutionary history of primate adenoviruses.

Isolation of a novel monkey adenovirus reveals a new phylogenetic clade in the evolutionary history of simian adenoviruses

Adenoviruses of primates include human (HAdV) and simian (SAdV) isolates classified into 8 species (Human Adenovirus A to G, and Simian Adenovirus A). In this study, a novel adenovirus was isolated from a colony of cynomolgus macaques (Macaca fascicularis) and subcultured in VERO cells. Its complete genome was purified and a region encompassing the hexon gene, the protease gene, the DNA binding protein (DBP) and the 100 kDa protein was amplified by PCR and sequenced by primer walking. Sequence analysis of these four genes showed that the new isolate had 80% identity to other primate adenoviruses and lacked recombination events. The study of the evolutionary relationships of this new monkey AdV based on the combined sequences of the four genes supported a close relationship to SAdV-3 and SAdV-6, lineages isolated from Rhesus monkeys. The clade formed by these three types is separated from the remaining clades and establishes a novel branch that is related to species HAdV-A, F and G. However, the genetic distance corresponding to the newly isolated monkey AdV considerably differs from these as to belong to a new, not yet established species. Results presented here widen our knowledge on SAdV and represents an important contribution to the understanding of the evolutionary history of primate adenoviruses.

Comparison of human and rhesus macaque T-cell responses elicited by boosting with NYVAC encoding human immunodeficiency virus type 1 clade C immunogens.

Rhesus macaques (Macaca mulatta) have played a valuable role in the development of human immunodeficiency virus (HIV) vaccine candidates prior to human clinical trials. However, changes and/or improvements in immunogen quality in the good manufacturing practice (GMP) process or changes in adjuvants, schedule, route, dose, or readouts have compromised the direct comparison of T-cell responses between species. Here we report a comparative study in which T-cell responses from humans and macaques to HIV type 1 antigens (Gag, Pol, Nef, and Env) were induced by the same vaccine batches prepared under GMP and administered according to the same schedules in the absence and presence of priming. Priming with DNA (humans and macaques) or alphavirus (macaques) and boosting with NYVAC induced robust and broad antigen-specific responses, with highly similar Env-specific gamma interferon (IFN-gamma) enzyme-linked immunospot assay responses in rhesus monkeys and human volunteers. Persistent cytokine responses of antigen-specific CD4(+) and CD8(+) T cells of the central memory as well as the effector memory phenotype, capable of simultaneously eliciting multiple cytokines (IFN-gamma, interleukin 2, and tumor necrosis factor alpha), were induced. Responses were highly similar in humans and primates, confirming earlier data indicating that priming is essential for inducing robust NYVAC-boosted IFN-gamma T-cell responses. While significant similarities were observed in Env-specific responses in both species, differences were also observed with respect to responses to other HIV antigens. Future studies with other vaccines using identical lots, immunization schedules, and readouts will establish a broader data set of species similarities and differences with which increased confidence in predicting human responses may be achieved.

Comparative transcriptomics of extreme phenotypes of human HIV-1 infection and SIV infection in sooty mangabey and rhesus macaque.

High levels of HIV-1 replication during the chronic phase of infection usually correlate with rapid progression to severe immunodeficiency. However, a minority of highly viremic individuals remains asymptomatic and maintains high CD4+ T cell counts. This tolerant profile is poorly understood and reminiscent of the widely studied nonprogressive disease model of SIV infection in natural hosts. Here, we identify transcriptome differences between rapid progressors (RPs) and viremic nonprogressors (VNPs) and highlight several genes relevant for the understanding of HIV-1-induced immunosuppression. RPs were characterized by a specific transcriptome profile of CD4+ and CD8+ T cells similar to that observed in pathogenic SIV-infected rhesus macaques. In contrast, VNPs exhibited lower expression of interferon-stimulated genes and shared a common gene regulation profile with nonpathogenic SIV-infected sooty mangabeys. A short list of genes associated with VNP, including CASP1, CD38, LAG3, TNFSF13B, SOCS1, and EEF1D, showed significant correlation with time to disease progression when evaluated in an independent set of CD4+ T cell expression data. This work characterizes 2 minimally studied clinical patterns of progression to AIDS, whose analysis may inform our understanding of HIV pathogenesis.

Decrease in luteinizing hormone pulse frequency during a five-hour peripheral Ghrelin infusion in the ovariectomized rhesus monkey

RESUME : La ghrelin est un peptide sécrété par l'estomac jouant un rôle important dans le maintien de l'homéostasie énergétique. Ses taux plasmatiques sont augmentés durant des périodes prolongées de déficit nutritionnel. Une carence énergétique étant souvent associée à une inhibition de l'axe hypothalamo-hypophyso-ovarien, nous avons postulé que l'augmentation des taux circulant de ghrelin pourrait diminuer l'activité du générateur hypothalamique de pulsations de GnRH. Le protocole expérimental impliquait des singes rhésus adultes ovariectomisés (n=6) qui dans un premier temps recevaient durant 3 heures une perfusion de solution saline physiologique afin de mesurer la sécrétion pulsatile de LH à l'état basai. L'expérience se poursuivait alors durant 5 heures par une perfusion intraveineuse de ghrelin humaine (un bolus de 100-150µg suivi par 100-150µg/h) ou le maintien de la perfusion de solution saline physiologique. Des échantillons de sang étaient prélevés toutes les 15 minutes. La perfusion de ghrelin a augmenté ses taux plasmatiques de 2.9 fois par rapport aux valeurs de base. L'administration de ghrelin a significativement diminué la fréquence des pulsations de LH (de 0.89±0.07/h à l'état basai à 0.57±0.10/h durant la perfusion de ghrelin; p<0.05, moyenne±SEM), alors que la fréquence des pulsations de LH est restée inchangée durant la perfusion de solution physiologique. L'amplitude des pulsations de LH n'a pas été modifiée. La ghrelin a également stimulé de manière significative la sécrétion de cortisol et d'hormone de croissance, mais n'a toutefois pas eu d'effet sur la sécrétion de leptin. En conclusion, la ghrelin peut inhiber l'activité du générateur de pulsations de GnRH et pourrait ainsi contribuer à l'inhibition de l'axe de la reproduction observée durant des périodes de carence nutritionnelle, comme notamment chez les patientes souffrant d'anorexie mentale. La ghrelin peut également activer l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien. Le lien dans cette situation entre l'activation de l'axe surrénalien et l'inhibition de l'axe de la reproduction reste à démontrer. ABSTRACT: Ghrelin, a nutrition-related peptide secreted by the stomach, is elevated during prolonged food deprivation. Because undernutrition is often associated with a suppressed reproductive axis, we have postulated that increasing peripheral ghrelin levels will decrease the activity of the GnRH pulse generator. Adult ovariectomized rhesus monkeys (n = 6) were subjected to a 5-h iv human ghrelin (100- to 150µg bolus followed by 100-150 µg/h) or saline infusion, preceded by a 3-h saline infusion to establish baseline pulsatile LH release. Blood samples were collected at 15-min intervals throughout the experiment. Ghrelin infusion increased plasma ghrelin levels 2.9-fold of baseline. Ghrelin significantly decreased LH pulse frequency (from 0.89 ± 0.07/h in baseline to 0.57 ± 0.10/h during ghrelin infusion; P<0.05, mean ± SEM), whereas LH pulse frequency remained unchanged during saline treatment. LH pulse amplitude was not affected. Ghrelin also significantly stimulated both Cortisol and GH release, but had no effect on leptin. We conclude that ghrelin can inhibit GnRH pulse activity and may thereby mediate the suppression of the reproductive system observed in conditions of undernutrition, such as in anorexia nervosa. Ghrelin also activates the adrenal axis, but the relevance of this to the inhibition of GnRH pulse frequency remains to be established.

Anatomical and radiographic appearance of the capuchin monkey thoracic cavity (Cebus apella)

The capuchin monkey is widespread both north and south of the Legal Amazon and in the Brazilian cerrado. Ten clinically healthy capuchin monkeys were submitted to an anatomical and radiographic study of their thoracic cavities. The radiographic evaluation allowed the description of biometric values associated with the cardiac silhouette and thoracic structures. Application of the VHS (vertebral heart size) method showed positive correlation (P<0.05) with depth of the thoracic cavity, as well as between the body length of vertebrae T3, T4, T5 and T6 and the cardiac length and width. The lung fields showed a diffuse interstitial pattern, more visible in the caudal lung lobes and a bronchial pattern in the middle and cranial lung lobes. The radiographic examination allowed preliminary inferences to be made concerning the syntopy of the thoracic structures and modification of the pulmonary patterns and cardiac anatomy for the capuchin monkey.

NADPH-diaphorase activity in area 17 of the squirrel monkey visual cortex: neuropil pattern, cell morphology and laminar distribution

We studied the distribution of NADPH-diaphorase activity in the visual cortex of normal adult New World monkeys (Saimiri sciureus) using the malic enzyme "indirect" method. NADPH-diaphorase neuropil activity had a heterogeneous distribution. In coronal sections, it had a clear laminar pattern that was coincident with Nissl-stained layers. In tangential sections, we observed blobs in supragranular layers of V1 and stripes throughout the entire V2. We quantified and compared the tangential distribution of NADPH-diaphorase and cytochrome oxidase blobs in adjacent sections of the supragranular layers of V1. Although their spatial distributions were rather similar, the two enzymes did not always overlap. The histochemical reaction also revealed two different types of stained cells: a slightly stained subpopulation and a subgroup of deeply stained neurons resembling a Golgi impregnation. These neurons were sparsely spined non-pyramidal cells. Their dendritic arbors were very well stained but their axons were not always evident. In the gray matter, heavily stained neurons showed different dendritic arbor morphologies. However, most of the strongly reactive cells lay in the subjacent white matter, where they presented a more homogenous morphology. Our results demonstrate that the pattern of NADPH-diaphorase activity is similar to that previously described in Old World monkeys

Changes of ongoing activity in Cebus monkey perirhinal cortex correlate with behavioral performance

A Cebus apella monkey weighing 4 kg was trained in a saccadic eye movement task and while the animal performed the task we recorded the extracellular activity of perirhinal cortical neurons. Although the task was very simple and maintained at a constant level of difficulty, we observed considerable changes in the performance of the monkey within each experimental session. The behavioral states responsible for such variation may be related to arousal, motivation or attention of the animal while engaged in the task. In approximately 20% (16/82) of the units recorded, long-term direct or inverse correlations could be demonstrated between the monkey's behavioral state and the cells' ongoing activity (independent of the visual stimulation or of the specific behavior along a trial). The perirhinal cortex and other medial temporal structures have long been associated with normal memory function. The data presented here were interpreted in terms of recent reports focusing on the subcortical afferents to temporal lobe structures and their possible role in controlling arousal, motivation, or attention.

Stratégies de reproduction des mâles et des femelles chez le macaque rhésus (Macaca mulatta)

Contrairement à d’autres groupes animaux, chez les primates, la hiérarchie de dominance ne détermine pas systématiquement le succès reproductif des mâles. Afin de comprendre pourquoi, j’ai étudié les stratégies de reproduction des mâles et des femelles dans un groupe de macaques rhésus de la population semi-libre de Cayo Santiago (Porto Rico), collectant des données comportementales, hormonales et génétiques pendant deux saisons de reproduction. Les résultats se résument en cinq points. 1. Les nouveaux mâles qui ont immigré dans le groupe d’étude occupaient tous les rangs les plus subordonnés de la hiérarchie de dominance et ont monté en rang suite au départ de mâles plus dominants. Ainsi, l’acquisition d’un rang supérieur s’est faite passivement, en absence de conflits. Par conséquent, les mâles dominants étaient généralement d’âge mature et avaient résidé plus longtemps dans le groupe que les mâles subordonnés. 2. L’accès des mâles aux femelles est en accord avec le « modèle de la priorité d’accès » selon lequel le nombre de femelles simultanément en œstrus détermine le rang de dominance du mâle le plus subordonné qui peut avoir accès à une femelle (p. ex. le mâle de rang 4 s’il y a quatre femelles en œstrus). Bien que les mâles dominants aient eu plus de partenaires et aient monopolisé les femelles de qualité supérieure (dominance, parité, âge) pendant leur période ovulatoire (identifiée grâce au profil hormonal de la progestérone), le rang de dominance n’a pas déterminé le succès reproductif, les mâles intermédiaires ayant engendré significativement plus de rejetons que prédit. Il est possible que ces jeunes adultes aient produit un éjaculat de meilleure qualité que les mâles dominants d’âge mature, leur donnant un avantage au niveau de la compétition spermatique. 3. Les mâles dominants préféraient les femelles dominantes, mais cette préférence n’était pas réciproque, ces femelles coopérant plutôt avec les mâles intermédiaires, plus jeunes et moins familiers (c.-à-d. courte durée de résidence). Au contraire, les femelles subordonnées ont coopéré avec les mâles dominants. La préférence des femelles pour les mâles non familiers pourrait être liée à l’attrait pour un nouveau bagage génétique. 4. L’intensité de la couleur de la peau du visage des femelles pendant le cycle ovarien était corrélée au moment de la phase ovulatoire, une information susceptible d’être utilisée par les mâles pour maximiser leur probabilité de fécondation. 5. Les femelles retiraient des bénéfices directs de leurs liaisons sexuelles. En effet, les femelles en liaison sexuelle bénéficiaient d’un niveau de tolérance plus élevé de la part de leur partenaire mâle lorsqu’elles étaient à proximité d’une source de nourriture défendable, comparativement aux autres femelles. En somme, bien que les mâles dominants aient bénéficié d’une priorité d’accès aux femelles fertiles, cela s’est avéré insuffisant pour leur garantir la fécondation de ces femelles parce que celles-ci avaient plusieurs partenaires sexuels. Il semble que l’âge et la durée de résidence des mâles, corrélats de leur mode d’acquisition du rang, aient confondu l’effet du rang de dominance.

Les interventions sont-elles modulées par l'intensité du conflit initial chez le macaque crabier (Macaca fascicularis) ?

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Localization and function of the endocannabinoid system throughout the retinogeniculate pathway of vervet monkeys

Le système endocannabinoïde (eCB) est présent dans le système nerveux central (SNC) de mammifères, incluant la rétine, et est responsable de la régulation de nombreux processus physiologiques. Bien que la présence du récepteur cannabinoïde de type 1 (CB1R) a bien été documenté dans la rétine de rongeurs et primates, il y a encore une controverse quant à la présence du récepteur cannabinoïde de type 2 (CB2R) au niveau du SNC. En utilisant la microscopie confocale, nous sommes les premiers à signaler les patrons d’expression du CB2R dans la rétine de singe. Nos résultats démontrent que le CB2R est exprimé exclusivement dans les cellules de Müller de la rétine du singe. En outre, nous avons comparé les différents patrons d’expression du système eCB dans la rétine de la souris, du toupaye, ainsi que du singe vervet et macaque. Nous rapportons que les distributions de CB1R, FAAH (fatty acid amid hydrolase), MAGL (monoacylglycerol lipase) et DAGLα (diacylglycerol lipase alpha) sont hautement conservées parmi ces espèces alors que CB2R et NAPE-PLD (N-acyl phosphatidylethanolamine phospholipase D) présentent différents profils d'expression. CB2R n'a pas été détecté dans les cellules neuronales de la rétine des primates. L’immunoréactivité de NAPE-PLD est présente dans les couches de la rétine de souris et toupayes, mais a été limitée à la couche des photorécepteurs des singes vervet et macaque. Pour étudier les corrélats neuronaux et le rôle de la signalisation du système eCB dans la rétine, nous avons établi un protocole standard pour l'électrorétinographie (ERG), puis enregistré la réponse ERG de la rétine après le blocage des récepteurs avec des antagonistes spécifiques pour CB1R (AM251) et CB2R (AM630). Comparé au témoin, dans des conditions photopiques, et à certaines intensités faibles du stimulus, le blocage de CB1R diminue l'amplitude de l'onde-b, alors qu’à des intensités plus élevées, le blocage de CB2R augmente l'amplitude des deux-ondes a et b. De plus, le blocage des récepteurs cannabinoïdes provoque une augmentation de la latence des deux ondes a et b. Dans des conditions d’adaptation à l'obscurité, le blocage de CB1R et CB2R réduit l’amplitudes de l'onde a seulement à des intensités plus élevées et réduit l’onde b à intensités plus faibles. Des augmentations significatives de latence ont été observées dans les deux cas. Ces résultats indiquent que les récepteurs CB1 et CB2 chez les primates non humains sont impliqués dans la fonction rétinienne conditions photopiques. En outre, nous avons évalué le profil d'expression du CB1R, de FAAH et de NAPE-PLD au-delà de la rétine dans le corps géniculé latéral des singes et nous rapportons pour la première fois que CB1R et FAAH sont exprimés davantage dans les couches magnocellulaires. La NAPE-PLD a été localisée à travers les couches magno- et parvocellulaires. Aucune de ces composantes n’est exprimée dans les couches koniocellulaires. Ces résultats nous aident à mieux comprendre les effets des cannabinoïdes sur le système visuel qui pourraient nous mener à trouver éventuellement de nouvelles cibles thérapeutiques.