NK1 receptor antagonists represent an emerging class of putative antidepressants. These compounds may act through an interaction with 5-HT and / or noradrenaline (NA), the targets of established antidepressants. Pilot microdialysis studies in our laboratory have demonstrated that cortical NA efflux is 2-fold higher in halothane-anaesthetised NK1-/- mice compared with NK1+/+ mice. These current studies were, therefore, primarily aimed at investigating the autoregulatory 012-adrenoceptor, which controls the firing-rate and release of NA from noradrenergic neurones. NA efflux was monitored following systemic administration of the -adrenoceptor antagonist RX821002, during anaesthetised (0.3 mg /kg i.p.), and freely-moving (0.3, 1.0 and 3.0 mg / kg i.p.), in vivo microdialysis. NA efflux and the behavioural response to an aversive, naturalistic stimulus were investigated using the light / dark exploration box (LDEB), in naive and RX821002 pre-treated mice. Localisation and density of -adrenoceptors were examined using immunohistochemistry, Western blot analysis and 3H RX821002 autoradiography. Adrenaline-stimulated 35S GTPyS binding analysed the functional status of the a2-adrenoceptors. Basal NA efflux was 4-5-fold higher in halothane-anaesthetised NK1-/- mice compared with NK1+/+ mice. No difference in NA efflux between genotypes was found during freely-moving mouse microdialysis. Treatment with RX821002, increased NA efflux in NK1+/+ mice, only. Of the 12 behaviours scored in the LDEB, 5 were genotype dependent. With the exception of rearing activity, these were not dependent on the genotype difference in locomotor activity. In the LDEB pre-treatment with RX821002 modified the behavioural response in 4 of the 12 behaviours, and increased NA efflux in NK1+/+ mice, only. However, no difference in net NA efflux was found between groups. No difference between NK1+/+ and NK1-/- mice in the localisation, density or functional activity of the a2-adrenoceptors was found. These results suggest that genetic disruption of the NK1 receptor, modifies the regulation of the noradrenergic system, which can, at least in part, be attributed to a decreased sensitivity of the -adrenoceptor.

No description available.

No description available.

Pas de résumé en français / Pas de résumé en anglais

Το ενδογενές σύστημα των κανναβινοειδών αποτελεί ένα πολύπλοκο ενδογενές σύστημα μεταγωγής σήματος το οποίο επηρεάζει ένα σημαντικό αριθμό φυσιολογικών διεργασιών και μεταβολικών μονοπατιών του οργανισμού (Cota and Woods, 2005). Απαρτίζεται από τους διαμεμβρανικούς υποδοχείς των κανναβινοειδών (CBR), τα ενδοκανναβινοειδή και τις πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για την βιοσύνθεση και την αποικοδόμηση των δεύτερων. (Petrocellis et al., 2004). Τα κανναβινοειδή παρουσιάζουν ποικιλία επιπτώσεων, όπως δυσλειτουργία στη μάθηση και μνήμη, διαφοροποίηση των συναισθηματικών καταστάσεων, μείωση κινητικού ελέγχου και αναλγησία. Αναστέλλουν τη συναπτική διαβίβαση σε διάφορες περιοχές του εγκεφάλου όπως ο ιππόκαμπος, ο επικλινής πυρήνας και ο προμετωπιαίος φλοιός κυρίως μέσω προσυναπτικών μηχανισμών. Το γλουταμινικό οξύ είναι ο κύριος διεγερτικός νευροδιαβιβαστής στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα των θηλαστικών. Οι γλουταμινεργικοί νευρώνες διανέμονται ευρέως στο κεντρικό νευρικό σύστημα και παίζουν ρόλο σε πολλές βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της κωδικοποίησης των πληροφοριών, το σχηματισμό και την ανάκτηση των μνημών, τη χωρική αναγνώριση και τη διατήρηση της προσοχής (McEntee και Crook, 1993). Λόγω του ρόλου του στη συναπτική πλαστικότητα, το γλουταμινικό εμπλέκεται σε γνωσιακές λειτουργίες του εγκεφάλου, όπως η μάθηση και η μνήμη (McEntee και Crook, 1993). Το γλουταμινικό δρα στα μετασυναπτικά κύτταρα σε τρεις οικογένειες ιοντοτροπικών υποδοχέων τους NMDA, τους AMPA και τους καϊνικούς υποδοχείς, ενώ υπάρχουν, επίσης, και γλουταμινικοί μεταβολοτροπικοί υποδοχείς που συνδέονται με G πρωτεΐνες. Η αμυγδαλή εκτελεί ένα πρωταρχικό ρόλο στην επεξεργασία των συναισθηματικών αντιδράσεων και τη μνήμη, ενώ ο ιππόκαμπος έχει σημαντικό ρόλο στην εδραίωση των πληροφοριών από βραχυχρόνια μνήμη σε μακροχρόνια μνήμη και στη χωρική πλοήγηση. Οι δύο αυτές περιοχές είναι πλούσιες σε CB1 και NMDA υποδοχείς, ενώ τα τελευταία χρόνια, πληθώρα ερευνών υποδεικνύει ότι η έκθεση πειραματοζώων σε κανναβινοειδή επιφέρει σημαντικές αλλαγές σ’ αυτές τις δύο περιοχές. Στόχος της ερευνητικής εργασίας ήταν η μελέτη της επίδρασης των κανναβινοειδών στο γλουταμινεργικό σύστημα, στην αμυγδαλή και τον ιππόκαμπο επίμυων. Η μελέτη επικεντώθηκε στους NMDA υποδοχείς του γλουταμινικού οξέος με τη χρήση των μεθόδων της in situ υβριδοποίησης για το mRNA των NR1, NR2A και NR2B υπομονάδων του υποδοχέα και της ποσοτικής αυτοραδιογραφίας υποδοχέων, σε επίμυς που τους χορηγήθηκε WIN55212-2, ένας συνθετικός αγωνιστής του CB1 κανναβινοειδικού υποδοχέα, ο οποίος εμφανίζει παρόμοια δράση με την Δ9-τετραϋδροκανναβινόλη (THC), το φυσικό συστατικό του φυτού Cannabis sativa. Μελετήθηκαν τέσσερις ομάδες επίμυων όπου σε δύο από αυτές χορηγήθηκε WIN και στις υπόλοιπες δύο χορηγήθηκε ο διαλύτης του WIN, Vehicle. Στις δύο ομάδες που χορηγήθηκε WIN55212- 2 1mg/kg για 20 ημέρες, οι επίμυς της μίας ομάδας (ομάδα WIN) θανατώθηκαν 2 ώρες μετά από την τελευταία δόση ενώ οι επίμυς της άλλης ομάδας (ομάδα WIN+WITHD) θανατώθηκαν 7 ημέρες μετά την τελευταία δόση. Κατά το διάστημα αυτό δεν έγινε καμία χορήγηση ώστε να μελετηθεί αν οι επιπτώσεις της χρόνιας χορήγησης του WIN ήταν μόνιμες. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι μετά τη χρόνια χορήγηση του WIN τα επίπεδα έκφρασης των υπομονάδων του NMDA υποδοχέα μειώθηκαν στο ιππόκαμπο και την αμυγδαλή των επίμυων, ενώ μετά την διακοπή της χορήγησης του WIN, τα επίπεδα έκφρασης επανέχρονται. Είναι πιθανό ότι οι αλλαγές στην έκφραση και λειτουργία των υποδοχέων του γλουταμινικού που παρουσιάζονται ως προσαρμοστικές αλλαγές στο νευρικό σύστημα, να είναι ένας κοινός μηχανισμός με τον οποίο τα εθιστικά ναρκωτικά επηρεάζουν την νευρική λειτουργία. / The endocannabinoid system is a complicated endogenous signaling system that affects a variety of physiological processes and metabolic routes in human body (Cota and Woods, 2005). The endocannabinoid system includes the transmembrane cannabinoid receptors (CBR), the endocannabinoids and the enzymes that synthesize and degrade the endocannabinoids (Petrocellis et al., 2004). Cannabinoids have a variety of effects, such as impairment in learning and memory, modulation of emotional states, reduced motor control and analgesia. Cannabinoids inhibit synaptic transmission in several brain regions such as the hippocampus, nucleus accumbens and the prefrontal cortex mainly via presynaptic mechanisms. Glutamate is the most abundant excitatory neurotransmitter in the mammalian central nervous system. The glutamatergic neurons are widely distributed in the central nervous system and play a role in many biological processes, including the coding of information, the formation and recovery of memories, the spatial recognition and maintaining the attention (McEntee και Crook, 1993). Because of its role in synaptic plasticity, glutamate is involved in cognitive functions like learning and memory in the brain. (McEntee και Crook, 1993). Glutamate activates three families of ionotropic receptors in postsynaptic cells, those are NMDA, AMPA and kainate receptors, while there are also metabotropic G proteins coupled glutamate receptors. Amygdala has a primary role in the processing of emotional reactions and memory, whereas hippocampus has an important role in the consolidation of informations from short term memory into long term memory and spatial navigation. These two brain regions contain a large number of CB1 and NMDA receptors, while recently, many studies suggest that animals treated with cannabinoids display significant changes in these two areas. The aim of this research was to study the changes in glutamatergic system in the amygdala and hippocampus of rats treated with cannabinoids. We focused on NMDA glutamate receptors, using in situ hybridization for studying the expression of NR1, NR2A and NR2B subunits and quantitative receptor autoradiography, in rats treated with WIN55212-2, a synthetic agonist of the CB1 cannabinoid receptor, which shows similar effects with delta-9-tetrahydrocannabinol (THC), a natural component of the plant Cannabis sativa. Adult rats were injected with WIN55212-2 (1mg/kg) and Vehicle. Animals received repeated administrations of WIN55212-2 1mg/kg once a day for 20 days. Animals in group WIN were sacrificed 2 hours after the last administration whereas in group WIN + WITHD were sacrificed 7 days after the last administration. During this time there was no administration of WIN so we could study whether the effects of chronic exposure were permanent. Our results demonstrate that chronic exposure to WIN55212-2 produced significant decreases in the expression of NMDA receptor's subunits in hippocampus and amygdala. These changes were reversed one week after abstinence. These adaptive synaptic changes may share common mechanisms with addictive drugs in modifying neural circuitry.

Η δραστηριότητα των Οξύαιχμων κυμάτων-Ριπιδισμών (Sharp waves-Ripples, SPWs-R) αποτελεί μια πληθυσμιακή δραστηριότητα του ιπποκάμπου που εμπλέκεται στην παγίωση της μνήμης. Η υψίσυχνη ταλάντωση των ριπιδισμών (100-200Hz) είναι αποτέλεσμα της πολύπλοκης αλληλεπίδρασης μεταξύ των πυραμιδικών κυττάρων και ορισμένων τύπων GABAεργικών ενδονευρώνων, μεταξύ των οποίων είναι τα καλαθοειδή κύτταρα που εκφράζουν παρβαλβουμίνη (PV-basket cells). Ο υποδοχέας για τα οπιοειδή τύπου «μ» εντοπίζεται στις απολήξεις των καλαθοειδών κυττάρων που εκφράζουν παρβαλβουμίνη, τα οποία αυξάνουν το βαθμό πυροδότησής τους ταυτόχρονα με την ταλάντωση των ριπιδισμών. Στην παρούσα μελέτη, χρησιμοποιώντας ένα in-vitro μοντέλο των Οξύαιχμων κυμάτων-Ριπιδισμών, μελετήσαμε την επίδραση δύο εκλεκτικών αγωνιστών του υποδοχέα των οπιοειδών τύπου «μ», της φαιντανύλης (1, 5, 10, 100, 500 και 1000 nM) και της μορφίνης (5, 10, 100, 1000 και 10000 nM). Και τα δύο φάρμακα αύξησαν σημαντικά το πλάτος και μείωσαν σημαντικά τη συχνότητα των SPWs με τρόπο δοσοεξαρτώμενο. Επιπλέον, η μείωση της συχνότητας συνέχισε και μετά την πάροδο της μίας ώρας εφαρμογής των φαρμάκων, ενώ η αύξηση του πλάτους είχε νωρίτερα παρουσίασει φαινόμενο plateau (40-50 λεπτά). Τα δύο φάρμακα δεν μετέβαλλαν τις παραμέτρους διάρκειας των απομονομένων επεισοδίων SPWs. Στις υψηλές συγκεντρώσεις των δύο φαρμάκων η ρυθμικότητα των SPWs μειώθηκε. Τα δύο φάρμακα μείωσαν το πλάτος της ισχύος της ταλάντωσης των ριπιδισμών. Η μείωση αυτή ήταν της τάξεως του 70% στις συγκεντρώσεις άνω των 500 nM. Παρόλα αυτά, η μορφίνη σε χαμηλές συγκεντρώσεις (5 και 10 nM) αύξησε σημαντικά το πλάτος της ισχύος της ταλάντωσης των ριπιδισμών κατά 25-30%. Είναι σημαντικό ότι οι επιδράσεις των δύο οπιοειδών παρατηρήθηκαν και στις συγκεντρώσεις οι οποίες εμπίπτουν στα κλινικά θεραπευτικά πλαίσια. Οι επιδράσεις των δύο οπιοειδών ήταν πλήρως αντιστρεπτές μετά την εφαρμογή των ανταγωνιστών του υποδοχέα των οπιοειδών τύπου «μ» ναλοξόνη (20 μΜ) και CTOP (1-5 μM). Οι επιδράσεις των οπιοειδών μετά από εφαρμογή διαδοχικά αυξανόμενων συγκεντρώσεων παρουσίαζαν φαινόμενο plateau, πράγμα το οποίο οφείλεται στην απευαισθητοποίηση του υποδοχέα. Τα παραπάνω ευρήματα αποδεικνύουν τη σημαντική επίδραση της ενεργοποίησης του υποδοχέα των οπιοειδών τύπου «μ» στη δραστηριότητα Οξύαιχμων κυμάτων-Ριπιδισμών, πιθανότατα μέσω τροποποίησης του βαθμού ενεργοποίησης των ενδονευρώνων που εμπλέκονται στη γένεση αυτής της δικτυακής ταλάντωσης. Υποθέτουμε ότι η μεταβολή που προκαλούν τα οπιοειδή στην ισορροπία μεταξύ διέγερσης και αναστολής παρεμβαίνει στη γένεση της δραστηριότητας Οξύαιχμων κυμάτων-Ριπιδισμών και αυτό μπορεί να εμπλέκεται στις αμνησιακές δράσεις των οπιοειδών φαρμάκων. / Sharp wave-ripple complexes (SPW-Rs) are population activity of the hippocamus implicated in memory consolidation. The high-frequency ripple oscillation (100-200 Hz) results from the complicated interaction between pyramidal cells and some types of GABAergic interneurons, including basket PV cells. The μ opioid receptor is located at the terminals of basket PV cells which increase their firing rate in coincidence with ripple oscillation. In this study, using an in vitro model of SPW-Rs we examined the effects of two selective μ opioid receptor agonists, fentanyl (1, 5, 10, 100, 500 and 1000 nM) and morphine (5, 10, 100, 1000 and 10000 nM. All drugs significantly increased the amplitude and slowed down the rate of occurrence of SPWs in a concentration-dependent manner. Furthermore, the drug-induced rate reduction continued up to one hour of application although the effect on the amplitude reached a plateau earlier (40-50 min). None of the dugs induced a change in the duration of individual events. At relatively high concentrations the rhythmicity of SPWs was suppressed. All drugs produced suppression of the amplitude and power of the ripple oscillation. This suppressive effect was as great as 70% at concentrations greater than 500 nM. However, morphine at low concentrations (5 nM) significantly increased the ripple power by 25-30%. Importantly all the drug-induced effects were observed at drug concentrations falling into the range of clinically used values. The effects of all opioids were fully reversed upon application of the μ receptor antagonist naloxone (20 μΜ) or CTOP (1-5 μM). The drug effects following increased drug concentrations in consecutive applications reached a plateau indicating receptor desensitization. These findings show that opioids acting on the μ receptor induce significant changes in SPW-R activity presumably affecting the level of activity of those interneurons implicated in the generation of the network oscillation. We hypothesize that the opioid-induced change of the balance between excitation and inhibition interfere with the generation of SPW-R activity and this effect might be involved in the amnesic actions of the opioid substances.

Les troubles de l’humeur font partie des problèmes de santé majeurs dans le monde, du fait de leur forte incidence et récurrence dans la population générale, de la nuisance pour la qualité de vie des patients ainsi que la répercussion majeure sur les systèmes de santé. A ce jour, l’étiologie ainsi que les mécanismes biologiques sous-jacents les troubles de l’humeur sous encore très mal connus. Un nombre grandissant de preuves suggère qu’une interaction complexe entre les gènes et l’environnement serait a l’origine de la mise en place et évolution des épisodes dépressifs majeurs – un des troubles de l’humeur les plus répandus. Par conséquent, des régulations épigénétiques complexes, qui consistent en des mécanismes clefs par lesquels l’environnement induit des changements persistant sur l’expression des gènes (sans modifier le code génétique), joueraient un rôle prépondérant dans la pathophysiologie de la dépression. De manière plus spécifique, la répression épigénétique du gène codant pour le brain-derived neurotrophic factor (BDNF) – un facteur de croissance impliqué dans la plasticité neuronale et développement du système nerveux central – serait un mécanisme clef dans la mise en place de la dépression et autres troubles de l’humeur. Dans ce contexte, les travaux de recherche présentés dans cette thèse visent à explorer le rôle des régulations épigénétiques au niveau de la signalisation BDNF/TrkB dans la physiopathologie et traitement des troubles de l’humeur. Les résultats montrent que les régulations épigénétiques au niveau de la signalisation BDNF/TrkB sont fortement impliquées dans la mise en place et maintenance de la plasticité neuronale. De plus, les variations environnementales, particulièrement au cours du développement, sont capables d’induire une reprogrammation épigénétique stable et persistante au niveau du complexe BDNF/TrkB ainsi qu’une altération de la neuroplasticité, conduisant à une augmentation de la vulnérabilité au stress et troubles de l’humeur. De manière intéressante, la signalisation du récepteur TrkB est nécessaire pour les effets neurobiologiques et comportementaux des antidépresseurs. De ce fait, une approche pharmocologique ciblée sur le complexe BDNF/TrkB et ses régulations épigénétiques sous-jacentes apparaît comme stratégie thérapeutique prometteuse pour le traitement des troubles de l’humeur tel que la dépression. / Mood disorders are among the major health problems worldwide due to the high prevalence and recurrence in the general population, and the significant burden for individual life quality and the repercussion on healthcare systems and society. Up to date, the etiology and biological mechanisms underlying mood disorders are still poorly understood. Mounting evidences suggest that a complex interaction between genes and environment might account in the development and course of major depression i.e. one of the most prevalent affective disorders. Accordingly, complex epigenetic regulations - consisting of key mechanisms by which environmental factors induce enduring changes in gene expression without altering the DNA code - have been suspected to plays a pivotal role in the pathophysiology of depression. More specifically, epigenetic repression of the gene encoding for brain-derived neurotrophic factor (BDNF) - a small-secreted growth factor implicated in brain development and neuronal plasticity - may have a preponderant role in the onset of depression and other mood disorders. In this context, the research presented in this thesis aimed at exploring the role of BDNF signaling and its downstream epigenetic regulations in the pathophysiology and treatment of mood disorders. Our findings indicate that epigenetic regulation at BDNF/TrkB signaling is critically important in the establishment and maintenance of neuronal plasticity. Moreover, environmental variations, especially when occurring in development, are able to induce stable and enduring epigenetic reprogramming involving aberrant BDNF/TrkB signaling and impaired neuroplasticity, thereby increasing vulnerability to stress and mood disorders. Interestingly, antidepressants require TrkB to exert some of their neurochemical and behavioral effects. Hence, targeting the BDNF receptor TrkB to restore a normal epigenetic regulation and neuronal functioning appears to be a promising strategy for the treatment of mood disorders.