Yes / Cholinergic dysfunction has been shown to be central to the pathophysiology of Alzheimer’s disease and has also been postulated to contribute to cognitive dysfunction observed in various psychiatric disorders, including schizophrenia. Deficits are found across a number of cognitive domains and in spite of several attempts to develop new therapies, these remain an unmet clinical need. In the current study we investigated the efficacy of donepezil, risperidone and selective nicotinic α7 and α4β2 receptor agonists to reverse a delay-induced deficit in recognition memory. Adult female Hooded Lister rats received drug treatments and were tested in the novel object recognition (NOR) task following a 6 h inter-trial interval (ITI). In all treatment groups, there was no preference for the left or right identical objects in the acquisition trial. Risperidone failed to enhance recognition memory in this paradigm whereas donepezil was effective such that rats discriminated between the novel and familiar object in the retention trial following a 6 h ITI. Although a narrow dose range of PNU-282987 and RJR- 2403 was tested, only one dose of each increased recognition memory, the highest dose of PNU-282987 (10 mg/kg) and the lowest dose of RJR-2403 (0.1 mg/kg), indicative of enhanced cognitive performance. Interestingly, these compounds were also efficacious when administered either before the acquisition or the retention trial of the task, suggesting an important role for nicotinic receptor subtypes in the formation and retrieval of recognition memory. / This work was conducted at the University of Bradford and was funded by b-neuro. However all our recent studies mentioned in the discussion section have been conducted at the University of Manchester (UoM), and funded by b-neuro, Autifony, Innovate UK (formerly TSB) and UoM

Les stratégies thérapeutiques mises en place dans la maladie de Parkinson sont symptomatiques et ne permettent pas de ralentir la progression de la maladie, nécessitant le développement de nouvelles approches neuroprotectrices. La neuroinflammation joue un rôle majeur dans le processus neurodégénératif où elle se manifeste précocement par l’activation de cellules gliales (microglie et astrocytes). En s’appuyant sur l’utilisation de modèles animaux mimant les stades précoces de la maladie, l’élaboration de stratégies thérapeutiques à visée anti-inflammatoire constitue donc une approche thérapeutique prometteuse. Ce travail de thèse a consisté à mettre au point et à caractériser un modèle de lésion partielle à la 6-hydroxydopamine chez le rat afin d’évaluer les effets d’une stratégie thérapeutique originale basée sur l’utilisation en combinaison d’un agoniste des récepteurs nicotiniques α7 et d’un agoniste des récepteurs σ1. En utilisant différentes approches expérimentales, nous avons tout d’abord évalué le processus neurodégénératif et la neuroinflammation dans le modèle que nous avons mis en place. Nos résultats ont montré une dégénérescence partielle et reproductible des neurones dopaminergiques nigro-striataux associée à une importante neuroinflammation. Nos analyses métabolomiques ont également révélé plusieurs altérations spécifiques, apportant ainsi de nouvelles informations sur les mécanismes intervenant dans le processus neurodégénératif. En s’appuyant sur l’utilisation de la tomographie par émission de positrons, nous avons ensuite évalué longitudinalement le profil d’expression des récepteurs nicotiniques α7 dans les structures clés de la voie nigrostriée. Nos résultats ont montré des modifications transitoires de la densité de ces récepteurs pouvant être liées à des réponses microgliales biphasiques en association avec la cinétique de la dégénérescence neuronale. Ainsi, ces résultats renforcent l’idée de cibler spécifiquement les récepteurs nicotiniques α7 dans l’atténuation des processus neuroinflammatoires. Nous avons enfin évalué les effets de notre stratégie thérapeutique dans le modèle et nos résultats ont permis de montrer que ce type de combinaison préserve partiellement l’intégrité des neurones dopaminergiques nigro-striataux et réduit les réactions gliales chez les animaux lésés. Bien qu’il sera nécessaire de confirmer et de compléter ces résultats avec d’autres analyses, ce type de combinaison pourrait constituer une nouvelle entité biochimique prometteuse dans le traitement de la maladie de Parkinson. / Currently, therapeutic strategies in Parkinson’s disease are symptomatic and the progression of the disease is uncontrolled, requiring the development of new neuroprotective approaches. Neuroinflammation plays a major role in the neurodegenerative process where it occurs early through the activation of glial cells (microglia and astrocytes). Based on the use of animal models mimicking the early stages of the disease, the development of anti-inflammatory strategies is therefore a promising therapeutic approach. This thesis work consisted in the development and the characterisation of a partial 6-hydroxydopamine lesion model in rats in order to evaluate the effects of an original therapeutic strategy based on the combined use of a α7 nicotinic receptors agonist and a σ1 receptors agonist. Using different experimental approaches, we first evaluated the neurodegenerative and neuroinflammation processes in the model that we developped. Our results showed a partial and reproductible degeneration of nigro-striatal dopaminergic neurons associated with a marked neuroinflammation. Our metabolic analyses have also revealed several specific alterations, providing new insight on the mechanisms involved in the neurodegenerative process. Using positron emission tomography imaging, we then evaluated longitudinally the expression profile of α7 nicotinic receptors in the key structures of the nigro-striatal pathway. Our results showed transient changes in the density of these receptors that may be linked to biphasic microglial responses in association with the kinetics of neuronal degeneration. Thus, these results reinforce the hypothesis of specifically targeting α7 nicotinic receptors in order to reduce the neuroinflammatory processes. Finally, we evaluated the effects of our therapeutic strategy in the model and our results showed that this type of combination partially preserves the integrity of nigro-striatal dopaminergic neurons and reduces glial reactions in lesioned animals. Although it is necessary to confirm and extend these results, this type of combination could represent a promising new pharmacological approach in the treatment of Parkinson’s disease.

Bien que la maladie d’Alzheimer (MA) soit la cause de démence la plus fréquente, lesmécanismes qui sous-tendent les déficits cognitifs chez les patients restent mal connus.Cependant, les peptides amyloïdes (Aβ) semblent être un acteur majeur impliqué dansl’apparition des troubles mnésiques au cours de l’évolution de la maladie, notamment de parleur capacité à induire un hypofonctionnement du système cholinergique associé au déclinmnésique. Sur la base de ces observations, le rôle joué par les récepteurs cholinergiquesnicotiniques α7 (α7-nAChRs) a été largement étudié, au vue de leur capacité à interagir avecles Aβ, sans toutefois dégager un consensus quant à l’implication de ces récepteurs dans lesdéficits mnésiques induits par les Aβ.Afin d’améliorer notre compréhension quant aux mécanismes sous-tendant les effetsdélétères induits par les Aβ dans les déficits mnésiques, notre travail visait à identifier le rôlejoué par les récepteurs α7-AChRs via une approche comportementale, pharmacologique etmoléculaire. Ainsi, nous avons utilisé un modèle « souris » basé sur des injections de formesoligomériques d’Aβ(1-42) (Aβo(1-42)) dans la région CA1 de l’hippocampe dorsal (dCA1),structure cérébrale impliquée dans les processus mnésiques, atteinte de manière précoce dansla MA et exprimant fortement les récepteurs α7-nAChRs.La première partie de cette étude a consisté à mettre au point et à valider notre modèleanimal d’étude des effets induits par les Aβo(1-42) dans le dCA1 par une approchecomportementale et moléculaire. Nous montrons que les injections répétées d’Aβo(1-42) dans ledCA1 induisent une perturbation spécifique de la mémoire de travail alors que la mémoirespatiale est préservée lorsque les performances mnésiques sont évaluées 7 jours après ladernière injection. Nous avons également montré que cette perturbation de la mémoire detravail est associée à une absence d’activation/phosphorylation de ERK1/2 au sein du réseauhippocampo-frontal et septo-hippocampique. Ces données nous ont permis de valider notremodèle expérimental permettant d’étudier spécifiquement l’impact des Aβo(1-42) dansl’hippocampe dorsal.Dans une seconde partie, nous nous sommes focalisés sur le rôle joué par lesrécepteurs α7-nAChRs dans les perturbations mnésiques induites par les Aβo(1-42). Nosrésultats montrent que (1) les souris KOα7 ne présentent pas de déficits de mémoire de travailconsécutivement aux injections intra-dCA1 d’Aβo(1-42), (2) les déficits mnésiques ainsi que lala perturbation de l’activation de ERK1/2 induits par les Aβo(1-42) sont compensés par destraitements pharmacologiques agoniste partiel et antagoniste des récepteurs α7-nAChRs, (3)le traitement par un agoniste complet des récepteurs α7-nAChRs ne permet pas de prévenir lesdéficits mnésiques. Au regard de ces résultats, le récepteur α7-nAChRs semble être essentielau développement des déficits mnésiques induits par les Aβo(1-42), et l’utilisationd’antagonistes de ces récepteurs pourraient être une cible potentielle pour le développementde nouvelles stratégies thérapeutiques. / Although Alzheimer’s disease (AD) has been considered as one of the major causesfor dementia, the mechanisms by which cognitive decline appear still remain unclear.However, amyloid-β peptides (Aβ) seem to play a central role in the appearance of memoryimpairments in the time course of the disease, inducing down-regulation of the cholinergicsystem which is associated with cognitive decline. Based on these observations, the role of α7nicotinic receptors (α7-nAChRs) which can interact with Aβ was widely studied withoutconsensus about the involvement of these receptors in memory deficits induced by Aβ.In order to improve our knowledge about the mechanisms involved in Aβ side effects,our work aims at identify the role of α7-nAChRs via behavioral and molecular approaches.Thus, we used a mice model based on injections of oligomeric assemblies of Aβo(1-42) (Aβo(1-42)) in the CA1 field of the dorsal hippocampus (dCA1) which is a brain structure stronglyinvolved in memory processes, precociously affected in the AD and with a high density of α7-nAChRs.The first part of this study was to develop and validate this animal model to studythe effects induced by Aβo(1-42) in the dCA1 by behavioral and molecular approaches. Weshow that repeated injections of Aβo(1-42) in the dCA1 induce a specific disruption of workingmemory 7 days after the last injection whereas spatial memory is spared. We also showed thatworking memory disturbance is associated with decreased activation / phosphorylation ofERK1 / 2 in the hippocampo-frontal and septo-hippocampal networks. These data allowed usto validate our experimental model to specifically study the impact of Aβo(1-42) into the dorsalhippocampus.In the second part, we focused on the role played by the α7- nAChRs receptors inmemory disturbances induced by Aβo(1-42). Our results show that (1) KOα7 mice do notexhibit working memory deficits consecutively to intra-dCA1 Aβo(1-42) injections, (2) thememory deficits and decreasing activation of ERK1/2 induced by Aβo(1-42) are offset bypharmacological treatments partial agonist and antagonist of α7-nAChRs receptors, (3)treatment with a full agonist of α7-nAChRs receptors does not prevent memory deficits .Given these results, the α7-nAChRs receptor appears to be essential to the development ofmemory deficits induced by Aβo(1-42), and the use of antagonists of these receptors might be apotential target for developing new therapeutic strategies for AD.