L’addiction à la cocaïne, aussi appelée dépendance (APA 1994), est un trouble chronique associé à un risque élevé de rechute. Ce trouble touche une fraction significative des consommateurs de cocaïne (environ 15%) et est caractérisé par (1) une compulsion de la recherche et de la prise de cocaïne, (2) une perte de la capacité de contrôler sa consommation et (3) l’émergence d’un état émotionnel négatif (par exemple anxiété, irritabilité) lorsque le sujet dépendant est sevré. Le plus surprenant dans l’addiction est que les sujets atteints semblent agir contre leur propre intérêt, et ce malgré la conscience des conséquences néfastes de leur comportement. Un des grands enjeux actuels de la recherche sur l’addiction est de comprendre les mécanismes neurobiologiques expliquant le passage d’une consommation de drogue occasionnelle, récréative à une consommation compulsive et incontrôlée.Devant les limitations inhérentes aux études neurobiologiques chez l’homme (impossibilité d’utiliser des techniques invasives, méthodes employées corrélationnelles), ces études sont souvent complémentées par des études parallèles sur des modèles animaux de prise de drogue et d’addiction. Bien qu’ayant permis des découvertes importantes sur la neurobiologie de la cocaïne (comme par exemple l’implication du système dopaminergique dans les propriétés renforçantes de la cocaïne), la validité de ces modèles reste toutefois incertaine, en particulier à cause de l’absence de choix pendant l’accès aux drogues. Dans ces conditions, il est difficile de savoir si les animaux consomment de la drogue par compulsion ou bien par défaut d’autres choix.Afin d’étudier ce problème, nous avons développé dans notre équipe en 2007 un nouveau modèle dans lequel des rats ont le choix de prendre de la cocaïne ou de s’engager dans une autre activité récompensante (par exemple boire de l’eau sucrée avec de la saccharine). Il a ainsi pu être montré que la vaste majorité des animaux se détournaient de la drogue au profit de la récompense alternative. Mon travail de thèse a consisté à confirmer et tester la généralité et la robustesse de cette découverte surprenante. J’ai ainsi pu montrer que la cocaïne occupait une faible place sur l’échelle de valeur du rat, au niveau des concentrations les plus faibles d’eau sucrée. J’ai également pu établir que la préférence des animaux pour l’eau sucrée ne peut être expliquée ni par l’existence de propriétés anxiogènes de la cocaïne, ni par l’attrait pour la nouveauté du goût sucré et, enfin, ni par l’impossibilité de l’animal de contrôler son degré d’intoxication à la drogue. Enfin, de manière importante, j’ai pu constater que seule une minorité d’individus, n’excédant pas 15 % au niveau le plus sévère d’exposition à la drogue, continue à prendre de la cocaïne malgré le choix, même lorsqu’ils sont en privation alimentaire et qu’ils ont la possibilité de choisir un sucre naturel qui pourrait combler leur besoin en calories.L’ensemble de ces résultats pourrait alors signifier que, comme chez l’être humain, l’addiction à la cocaïne ne touche qu’une fraction minoritaire d’individus, la large majorité restante étant résiliente à l’addiction (c’est-à-dire résistante quelque soit le degré d’exposition à la cocaïne). Le modèle de choix pourrait donc servir à révéler et à sélectionner objectivement et efficacement les individus vulnérables face à l’addiction. Les nombreuses applications de cette méthode de sélection par le choix sont discutés à la fin de ma thèse / Drug addiction is defined as compulsive drug use that is, excessive and difficult to control despite negative consequences. A critical problem in current addiction research is to understand the transition between controlled and compulsive drug use. In standard drug self-administration settings, animals have no choice than drug use. As a result, serious doubt exists about the interpretation of drug use in experimental animals. Is it symptomatic of an underlying addiction state or merely an expectable response to lack of choice? This incertitude in turn casts a shadow over many behavioral and neurobiological changes that have been well documented in animals following extended drug self-administration. Do they reflect pathological dysfunctions or normal neurobiological adaptations?To address this issue, we have recently developed in our lab a rat model of the transition to cocaine addiction was recently developed and partially validated. Overall, available evidence shows that when a valuable behavioral option, even a biologically or physiologically inessential one, is made available during access to cocaine self-administration, most rats readily abstain from cocaine use in favor of the alternative reward regardless of the amount of past cocaine use. The goal of my thesis was to continue the validation of this model. My main results demonstrate that cocaine is very low on the value ladder of rats, and that this can't be explained away neither by the anxiogenic properties of cocaine, neither by saccharin habituation or satiation nor by the impossibility of the animals to control their cocaine intoxication. Overall, only a small minority of rats continue to self-administer the drug despite the opportunity of making a different choice. This pattern of results (i.e., abstinence in most rats; cocaine preference in few rats) maps well onto what is currently known about the epidemiology of human cocaine addiction. It is thus possible that the minority of cocaine-preferring rats would be homologous to the minority of human cocaine users with a diagnosis of addiction while the remaining majority of abstinent rats would be resilient to cocaine addiction. Choice could represent an objective method of selection of addicted animals for future research on the neurobiological dysfunctions that are hypothesized to underlie cocaine addiction. Other competing interpretations of the same pattern of results are also discussed at the end of this thesis

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’addiction aux drogues peut être considérée comme une maladie neurologique chronique avec des rechutes récurrentes en période d’abstinence qui constituent le problème majeur dans le traitement de l’addiction aux drogues. Grâce à un modèle animal de rechute, il a été montré qu’un rongeur pouvait réinstaller un comportement de recherche de drogue lorsqu’il était réexposé à la drogue elle-même, à des indices associés à la drogue, ou encore à un stress. Dans notre équipe, nous avons évalué la contribution relative des différentes propriétés de la cocaïne, de l’héroïne et de la nicotine (incitative, discriminative et renforçante) dans la réinstallation d’un comportement de recherche de nourriture. Afin de dissocier les propriétés discriminatives et renforçantes, les rats ont été entraînés à s’auto-administrer une récompense alimentaire. Nous avons alors trouvé que : 1) La cocaïne et la nicotine agissent comme des stimuli internes qui acquièrent un contrôle discriminatif sur le comportement, étant donné que la cocaïne et la nicotine, contrairement à l’héroïne, peuvent réinstaller un comportement éteint de recherche de nourriture lorsque ce comportement a été préalablement acquis sous les effets de la cocaïne et de la nicotine, respectivement. 2) La réinstallation induite par la cocaïne et la nicotine est indépendante de la valeur actuelle de la récompense, ce qui indique que la cocaïne et la nicotine contrôlent l’activation de comportements automatiques, habituels, liés à la drogue. Puis, afin d’identifier la façon dont les drogues d’abus entraînent la formation d’habitudes, nous avons également étudié les effets d’une sensibilisation à la cocaïne à différents moments d’un apprentissage instrumental pour une récompense alimentaire, après une dévaluation de la récompense. Nous avons alors trouvé que la sensibilisation à la cocaïne ne favorisait pas le développement de comportements de type habituel. Cette série d’expériences constitue une première étape dans la comparaison des processus automatiques produits par la cocaïne et la nicotine. Si l’activation de comportements de type habituel, automatique, peut être généralisée à d’autres drogues d’abus, nous pourrons considérer que la rechute vers la recherche et la prise de drogue est en partie sous le contrôle de processus automatiques, ce qui pourrait expliquer la forte probabilité de rechute, même après de longues périodes d’abstinence et malgré la connaissance des conséquences néfastes qui en découlent. / Drug addiction can be considered as a chronic brain disease with recurrent relapse during abstinence periods which remains the major problem for the treatment of drug addiction. Using an animal model of drug relapse, it has been shown that a rodent can reinstate a drug-seeking behavior when re-exposed to the drug itself, drug associated cues or stress. In our research group, we assessed the relative contribution of the different properties of cocaine, heroin and nicotine (incentive, discriminative and reinforcing) in food-seeking reinstatement, and in order to dissociate the discriminative from the reinforcing properties, rats were trained to self-administer a non-drug reward (food). We found that: 1) Cocaine and nicotine act as internal stimuli that acquires discriminative control over behavior, since cocaine and nicotine, but not heroin, can reinstate an extinguished food-seeking behavior when this behavior has been previously performed under the effects of cocaine and nicotine respectively. 2) Cocaine- and nicotine-induced reinstatement is independent of the current value of the outcome, which indicates that cocaine and nicotine control the activation of automatic, drug-related habitual behaviors. Then, in order to identify the way drugs of abuse lead to the formation of habits, we also examined the effects of cocaine sensitization at different stages of instrumental training for a food reward after outcome devaluation. We found that, globally, cocaine sensitization does not promote the development of habit-based behaviors. This series of experiments represent a first step in the comparison of automatic processes produced by cocaine and nicotine. If the activation of automatic, habit-based behaviors can be generalized to other drugs of abuse, we could consider that relapse to drug-seeking and drug-taking is partly under the control of automatic processes, which could explain the high probability of relapse, even after extended periods of abstinence and despite the knowledge of the adverse consequences.

L'Union Européenne doit répondre à des défis sécuritaires majeurs, dont en particulier celui de la drogue, appréhendé dans toutes ses dimensions. Si le cannabis reste en 2018 la drogue la plus consommée sur le Vieux Continent, avec 17,2 millions d'usagers, la cocaïne arrive en seconde place avec 2,3 millions de consommateurs, soit près de 2% de la population européenne âgée de 15 à 34 ans. Alors que cette drogue est produite exclusivement en Amérique latine à partir des feuilles de coca, principalement en Bolivie, en Colombie et au Pérou, sa consommation s'est popularisée en Europe, non sans conséquences d'un point de vue sanitaire. Ainsi, les trafiquants de cocaïne ont su adapter leurs circuits d'approvisionnement dans le contexte d'un marché des drogues mondialisé et en perpétuel changement, dont ils profitent pleinement. Un marché très dynamique et flexible, et d'autant plus dangereux pour les pays se trouvant sur les routes du trafic de cocaïne. L'Afrique de l'Ouest et les Caraïbes sont deux régions particulièrement touchées par ce phénomène, au point d'être considérées comme étant des carrefours essentiels au transit de la poudre blanche. A ce titre, la translation, au moins partielle, entre les Caraïbes et l'Afrique de l'Ouest en matière de trafic de drogue révèle à quel point les réseaux sont imbriqués et aptes aussi bien à s'adapter à l'évolution de la géopolitique à l'échelle de la planète et des sous-régions, qu'à tirer profit des spécificités des États, mais aussi de leurs faiblesses. Le véritable enjeu pour l'Union européenne tient au fait que l'ampleur du trafic de cocaïne fondé désormais sur une répartition des rôles entre les Caraïbes et l'Afrique de l'Ouest constitue un vrai danger pour le Vieux Continent et pour les populations. L'intérêt pour l'Union européenne, même si ses moyens d'action et d'intervention sont limités et plus difficiles à coordonner comparés à ceux mobilisés par les États-Unis, est de déployer des stratégies pour enrayer le phénomène, en mettant en place des dispositifs qui se distinguent du tout répressif, caractéristique du modèle américain. / The EU must provide solutions to major security challenges mainly the one related to drugs viewed in all its dimensions. If in 2018, canabis remains the most used drug on the old Continent with 17,2 million users, cocaïne takes second place with 2,3 million, nearly 2% of the population aged 15-34. While this drug is produced exclusively in Latin America from coca leaves, mainly in Bolivia, Colombia and Peru, its use has become popular in Europe with health consequences. Their, cocaïne traffickers have been able to product their supply channels in the contest of a globalized and ever changing drug market that benefits them fully. A very dynamic and flexible market which is all the more dangerous for countries on the road of cocaïne trafficking. West Africa and the Caribbean are two regions particularly affected by this phenomenon to the point of being considered as essentiel crossroads for the transit of white powder. As such the translation, at least partielly, between the Caribbean and West Africa in terms of drug trafficking reveals the extent to which networks are interconnected and able to adopt to the evolution of geopolitics on a global and sub global scale regions, to take advantage if the specificities of the States, but also their weaknesses. The real challenge for the EU lies in the fact that the scale of cocaïne trafficking now based on a distribution of roles between the Caribbean and West Africa is a real danger for the old Continent and populations. The interest of the EU, even if its means of action end intervention are limited and more difficult to coordinate compared to those mobilized by the United States, is to deploy strategies to curb the phenomenon, by putting in place devices that stand out from the American model of repression.

Introduction : Selon diverses enquêtes, il y aurait une recrudescence de la consommation de drogues depuis la dernière décennie. De plus, il y a une augmentation considérable de la consommation de plusieurs drogues récréatives telles que l'ecstasy, le speed (Adlaf et al., 2005; Otis et al., 2006) et le GHB (Otis et al., 2006). Les femmes seraient plus affectées physiquement et psychologiquement par la consommation de drogues récréatives que les hommes (Liechti, Gamma et Vollenweider (2001); Verheyden et al. (2002)). La consommation de drogues récréatives a des effets sur les inhibitions, la sensualité, le désir sexuel, la libido, la fonction sexuelle (Garceau-Brodeur, 2006; Peterson, 1996; Centre québécois de lutte aux dépendances. 2006; Degenhardt et Topp, 2003; Schilder et al. 2005; Colfax et al. 2005; Peugh et Belenko, 2001; Lévy et Garnier, 2006). Objectifs : Cette recherche qualitative veut comprendre et décrire le portrait de consommation des participantes, décrire les motivations qui amènent les participantes à consommer des drogues récréatives et situer celles d'ordre sexuel et examiner la modulation des scénarios sexuels selon le portrait de consommation chez les utilisatrices de drogues récréatives. Méthodologie : Dans le cadre de cette recherche, 12 femmes francophones âgées de plus de 18 ans, ayant eu des relations sexuelles sous influence d'au moins une drogue récréative, ont été recrutées par la méthode boule de neige. Elles ont participé à une entrevue semi-dirigée individuelle. Le matériel recueilli a été analysé selon la théorisation ancrée. Résultat : La polyconsommation et le co-usage sont des phénomènes beaucoup plus répandus que le mono-usage chez les consommatrices de drogues récréatives de cette étude. Les cocktails sont choisis en fonction des préférences personnelles, des effets secondaires à éviter, de la disponibilité de la drogue, des contextes et des motivations. Les motivations évoquées par les participantes sont : la recherche de sensations, la modulation du niveau d'énergie et la fluidité sociale. Les motivations sexuelles sont fréquemment invoquées, à divers degrés et de façon transversale à travers tous les types de motivations. Les effets expérimentés au moment de la consommation sont majoritairement positifs. La diminution des inhibitions, les nouvelles sensations apportées par les DR, la plus grande facilité à se rapprocher de l'autre et à explorer sexuellement sont des éléments particulièrement appréciés par les participantes. Par contre, il y a tout de même des aspects négatifs nommés par les femmes interrogées : ils sont principalement liés au lendemain de la consommation comme l'anxiété, les sentiments dépressifs, le manque de sommeil, etc. Les relations sexuelles non protégées et la consommation à l'intérieur du couple ont aussi été identifiées comme pouvant être des aspects négatifs. La chorégraphie des scénarios sexuels est plus courte et/ou plus génitale chez les consommatrices de cocaïne, tandis que les consommatrices d'ecstasy expérimentent davantage sur des scénarios plus longs, plus élaborés ainsi que plus sensuels. En général, la consommation de drogues récréatives favorise un sentiment d'épanouissement sexuel surtout s'il y a atteinte des objectifs fixés par la consommatrice. Conclusion : Les motivations sexuelles à consommer des drogues récréatives sont toujours présentes chez les utilisatrices, mais celles-ci n'influencent pas directement les scénarios sexuels. C'est plutôt le choix des drogues consommées qui module la chorégraphie sexuelle. Chez les consommatrices de drogues récréatives rencontrées, l'épanouissement sexuel semble plutôt être la règle que l'exception. Pourrait-on parler de santé sexuelle? ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Femmes, Drogues récréatives, Sexualité, Motivations, Scénarios sexuels

La survie des individus dépend de leur capacité d’anticiper la survenue d’une récompense ou d’un danger leur permettant ainsi de s’adapter à leur environnement. De considérables efforts ont été réalisés pour identifier les mécanismes cellulaires et synaptiques ayant lieu au niveau du circuit de la récompense afin d’avoir une meilleure compréhension des processus sous tendant des états motivationnels physiologiques et pathologiques tels que l’addiction et la dépression. Pour autant, ce n’est que récemment qu’on commence à comprendre les circuits capables de contrôler les systèmes monoaminergiques mésencéphaliques et leurs contributions aux comportements motivés. Dans les dernières décennies l’habénula latérale (LHb) a émergé comme un acteur majeur capable d’encoder des stimuli de valeur motivationnelle et de contrôler les systèmes monoaminergiques. La connectivité de cette structure épithalamique joue un rôle clé dans différents aspects des comportements motivationnels, comme l’approche et la fuite. Des avancées récentes ont aussi démontré que des altérations de la fonction de la LHb entrainent des états émotionnels négatifs caractéristiques de la dépression et l’addiction. Ces observations suggèrent que la LHb pourrait s’avérer une cible importante pour le traitement de ces pathologies. Au cours de mon travail de thèse, j’ai d’abord cherché à comprendre comment moduler la transmission synaptique au niveau de la LHb pouvait contrôler son activité. Pour répondre à cette question, je me suis focalisée sur le rôle des récepteurs métabotropiques au glutamate (mGluRs). Dans une seconde étude, j’ai examiné les mécanismes par lesquels les drogues d’abus modifient la transmission synaptique des neurones de la LHb. Ces modifications se produisent spécifiquement dans les neurones LHb se projetant vers le noyau tegmental rostral (RMT) et sont nécessaires pour l’émergence des états dépressifs. Dans un premier temps, nous avons démontré qu’au niveau de la LHb les mGluRs de type I sont capables d’induire une dépression à long terme de la transmission synaptique excitatrice (eLTD) et inhibitrice (iLTD). Ces deux formes de plasticité dépendent de la signalisation PKC, mais requièrent des mécanismes d’expression différents. Tandis que eLTD réduit la probabilité de libération du glutamate via l’activation de récepteurs présynaptiques aux endocannabinoides (CB1), iLTD s’exprime par la réduction de la fonction des récepteurs GABAA postsynaptiques contenant la sous-unité β2. De plus, eLTD and iLTD exercent un contrôle bidirectionnel sur la décharge des neurones de la LHb. Dans un second temps, nous avons mis en évidence qu’une exposition chronique à la cocaïne produit une augmentation persistante de la transmission excitatrice au niveau des neurones de la LHb ciblant le RMTg. Cette forme de potentialisation synaptique nécessite l’insertion membranaire de récepteurs contenant la sous-unité GluA1, ainsi que la réduction de conductances potassiques entrainant une hyperexcitabilité neuronale in vitro et in vivo dans la LHb. Ces modifications sont nécessaires pour l’établissement d’états dépressifs émergeant lors de la période de sevrage à la cocaïne. En conclusion, ce travail a contribué à la compréhension de mécanismes de plasticité synaptique ayant lieu au niveau de la LHb et leurs répercussions pour son activité contrôlant ainsi des comportements motivationnels. / The capacity of the brain to anticipate and seek future rewards or alternatively escape aversive events allows individuals to adapt to their environment. A considerable research effort has focused on unraveling the cellular and synaptic mechanisms within the meso-cortico-limbic system underlying motivational processing both in physiological conditions and in pathologies such as addiction and depression. However, only recently we begin to understand the circuit substrates capable to control midbrain monoaminergic nuclei and their contribution to motivated behaviors. The Lateral Habenula (LHb) has emerged in the last decade, as a major player encoding stimuli with motivational value and in controlling monoaminergic systems. The wiring of this epithalamic structure subserves discrete features of motivated behaviors, including preference and avoidance. Recent advances have also demonstrated that aberrant modifications in LHb function trigger negative emotional states in disorders including depression and addiction, highlighting the LHb as an important brain target for therapeutic intervention for these pathological states. In my thesis work I first sought to investigate how modulation of synaptic transmission in the LHb controls neuronal activity, especially focusing on the role of metabotropic glutamate receptors. In a second study, I expanded my work examining how drug experience changes synaptic transmission in a precise habenular circuit that we discovered to be crucial for depressive states during cocaine withdrawal. In an initial data set, we found that, in the LHb, metabotropic glutamate receptor 1 activation drives a PKC-dependent long term depression of excitatory (eLTD) and inhibitory (iLTD) synaptic transmission. Despite the common induction, eLTD and iLTD diverged in their expression mechanism. While eLTD required endocannabinoid-dependent reduction of glutamate release, iLTD expressed postsynaptically through a decrease of β2-containing GABAA receptors function. Further, eLTD and iLTD bidirectionally controlled LHb neuronal output. In a second study, we showed that chronic cocaine exposure leads to a persistent and projection-specific increase of excitatory synaptic transmission onto LHb neurons. This form of synaptic potentiation required membrane insertion of GluA1-containing AMPA receptors and a reduction in potassium channels function ultimately leading to increased LHb neuronal excitability both in vitro and in vivo. These cocaine-driven adaptations within the LHb were instrumental for depressive-like states emerging after drug withdrawal. Altogether this work demonstrates how synaptic plasticity in the LHb affects neuronal output and thereby contributes to behaviors associated with the pathology of motivation.

Il a été montré que la lésion du noyau subthalamique (NST) était impliqué dans la motivation en augmentant cette dernière pour la nourriture et la réduisant pour la cocaïne. On sait aussi que le NST est impliqué dans des processus émotionnels. La notion de motivation est difficilement dissociable de celle de plaisir. Le premier objectif de ce travail de thèse a donc été de séparer la motivation du plaisir pour mieux comprendre le role du NST sur les processus hédoniques grâce à des expériences de choix entre une récompense hédonique (saccharine) et une récompense calorique (glucose) puis des expériences de choix entre nourriture et cocaïne. Dans un second temps nous avons étudié le rôle du NST dans l’influence du contexte social sur la prise de cocaïne. Il parait assez évident de penser que l’addiction aux drogues se développe la plupart du temps dans un contexte social. Cependant, bien que le contexte social global ait beaucoup été étudié, c’est seulement récemment que les modèles animaux d’addiction en neurosciences ont intégré le rôle des facteurs sociaux proximaux (FSP, ceux présents au moment de l’exposition aux drogues), sans pour autant en étudier les bases neurobiologiques. On sait que la présence d’un congénère mais aussi son comportement influence le comportement d’auto-administration de drogue d’un individu. Cependant, les études menées dans ce cadre ne se sont pas intéressées au substrat neurobiologique de ces modulations comportementales. Ainsi, la suite de ce travail de thèse s’est attaché à étudier le rôle du noyau subthalamique sur l’influence des FSP dans la prise de cocaïne. / It has been shown that subthalamic nucleus (STN) is involved in motivation, increasing it for food, while decreasing it for cocaine. It has also been shown that STN is involved in emotional processes. The idea of motivation is hardly dissociable from the notion of pleasure. We currently know the role of STN in motivation, but not so much has been done regarding its implication in hedonic processes. The first aim of my work was to separate motivation from pleasure to better understand the role of STN in hedonic processes, using choice procedures between hedonic (saccharine) and caloric reward (glucose), and between food or cocaine. We wanted thus to understand better the role of STN in the modulation exerted by the context, especially the social context, on cocaine intake. We know that drug addiction often develops in a social context. However, even if global social context has been studied a lot, it is only since recently that animal studies have taken into account the role of proximal social factors (PSF, those that are immediately present at the time of drug exposure). However, these studies do not provide any information regarding neurobiological basis. Here, we examine how PSF interact with the STN, in the context of cocaine intake. Altogether, these results contribute to a better understanding of the STN involvement in the control of pleasure. Moreover, they provide evidence of the influence of proximal social factors on drug consumption and its neurobiological basis among which the STN seems to play a critical role.

Cette thèse porte sur la modification d'électrodes par des polymères électrogénérés, capables d'immobiliser une biomolécule et/ou de fournir des propriétés de transduction électrochimique afin d'élaborer des biocapteurs à ADN faisant intervenir différents types d'interactions : ADN/protéine de réparation, hybridation et aptamère/molécule cible.Dans un premier temps, nous avons immobilisé la protéine Formamidopyrimidine ADN Glycosylase (Fpg) de D. radiodurans portant un tag histidine sur un film de poly-(pyrrole-NTA) via l'interaction NTA/Cu2+/Histidine. Dans le but d'étudier, par spectroscopie d'impédance électrochimique et SPR, l'interaction de cette protéine avec un duplex d'ADN sans lésions et un duplex d'ADN portant une lésion -oxo-guanine (8-oxo-G), car la Fpg est une protéine impliquée dans la réparation de l'ADN lorsque celui-ci comporte un site 8 (8-oxo-G).Dans un second temps, nous avons élaboré un biocapteur photoélectrochimique à partir d'un complexe multifonctionnel, (Ru(bpy-pyrrole)2(dppn)]2+) (bpy-pyrrole=4-méthyl-4'-butylpyrrole-2,2'-bipyridine, dppn=benzo[i]dipyrido-[3,2-a:2'.3'-c]phénazine) pouvant être électropolymérisé, intercalé l'ADN et photoactivé. La preuve de concept a été réalisée pour une séquence type d'ADN du VIH. Une limite de détection de 10-15 mol.L-1 et une sensibilité de 0,01 unité par décade avec une gamme de linéarité allant de 10-15 à 10-10 mol.L-1 ont été obtenue. Puis, nous avons conçu un aptacapteur pour la détection de la cocaïne à l'aide d'un aptamère double-fragment, formant une seule entité en présence de cocaïne, pouvant être immobilisée par intercalation sur le ligand dppn du métallopolymère. Ainsi une gamme de linéarité comprise entre 10-6 et 5x10-4 mol L-1 a été obtenue pour une concentration d'aptamère de 10-7 mol L-1, avec une limite de détection de l'ordre de 10-6 mol L-1. / This work focuses on the conception and optimization of impedancemetric and photoelectrochemical DNA biosensors based on the modification of electrodes with electrogenerated polymers. Different types of interactions involving DNA were studied: DNA/DNA repair protein, hybridization and aptamer/target molecule.In the first part, a poly-(pyrrole-NTA)-modified electrode was used to immobilize a protein involved in DNA repair: the Fpg (Formamidopyrimidine DNA Glycosylase) from D. radiodurans. This protein was previously tagged with histidine to be immobilized via a (NTA)Cu-histidine interaction. This protein detects and removes 8-oxo-guanine (8-oxo-G), a DNA damage caused by irradiation in double stranded DNA. We studied the behavior of this Fpg with DNA duplexes with and without 8-oxo-G nucleotide by electrochemical impedance spectroscopy and SPR.In the second part, we report the design of novel photoelectrochemical biosensor based on a multifunctional complex, (Ru(bpy-pyrrole)2(dppn)]2+) (bpy-pyrrole=4-methyl-4'-butylpyrrole-2,2'-bipyridine, dppn= benzo[i]dipyrido-[3,2-a:2'.3'-c]phenazine) exhibiting photo-sensitive, DNA-intercalating and electro-polymerizable properties. This modified electrode achieves photoelectrochemical detection on planar electrode by intercalating HIV-DNA duplexes or aptamer–cocaine complexes. The photocurrent generated through visible irradiation was correlated to the oligonucleotides concentration. Low detection limits of 10-15 mol L-1 and sensitivity of 0.01 unit per decade were measured, demonstrating excellent adequacy of these modified electrodes towards duplex HIV DNA detection. For the cocaine detection, the photelectrochemical aptasensor was based on the immobilization of a 10-7 mol L-1 double-fragment anti-cocaine aptamer and finally exhibited a linear range between 10-6 and 5x10-4 mol L-1 and a detection limit of 10-6 mol L-1.

La dépendance à la cocaïne est un problème de santé publique d’importance croissante. Il n’existe pas actuellement de traitement pharmacologique validé dans la dépendance à la cocaïne. Les essais thérapeutiques nécessitent une méthodologie qui permette d’évaluer l’efficacité des médicaments employés. Il n’existait pas à ce jour de mesure d’efficacité des traitements pharmacologiques dans la dépendance à la cocaïne validée en français. Nous avons mis au point et validé des questionnaires pouvant servir de mesures intermédiaires d’efficacité pour les essais pharmacologiques dans la dépendance à la cocaïne. Nous avons choisi de nous intéresser à deux types de variables intermédiaires : le craving et les symptômes psychotiques. Le craving est le besoin impérieux de reconsommer une drogue. Ce concept psychologique est un marqueur de dépendance. Nous avons conçu un questionnaire de craving en langue française : l’OCCS (Obsessive Compulsive Cocaïne Scale), en nous basant sur les travaux de plusieurs équipes travaillant dans le domaine de la dépendance à l’alcool. Nous avons validé ce questionnaire sur une population de 119 sujets cocaïnomanes suivis en centre de soins (Vorspan et al 2012). Nous avons notamment montré que les scores à ce questionnaire étaient corrélés à une mesure de craving par échelle visuelle analogique, étaient supérieurs chez les sujets dépendants par rapport aux sujets abuseurs de cocaïne, et étaient sensible au changement. Nous avons déjà utilisé le questionnaire de craving OCCS dans un essai thérapeutique en ouvert d’aripiprazole chez 10 patients dépendants du crack non schizophrènes (Vorspan et al 2008). Nous proposons également de l’utiliser pour évaluer l’efficacité d’interventions non pharmacologiques dans la dépendance à la cocaïne, comme la stimulation cérébrale profonde (Vorspan et al 2011), ou des interventions psychothérapeutiques. Les symptômes psychotiques se composent de différentes manifestations (hallucinations, idées délirantes et modifications comportementales). Nous avons choisi d’adapter en français un questionnaire évaluant les symptômes psychotiques transitoires survenant dans les quelques minutes à quelques heures suivant une consommation de cocaïne : le SAPS-CIP (Scale for Assessment of Positive Symptoms for Cocaine-Induced Psychosis). Nous avons montré que ces symptômes sont fréquents mais d’intensité variable dans une population de patients cocaïnomanes suivis en centre de soins (Vorspan et al, soumis), et qu’ils étaient sensibles au changement (Vorspan et al 2011). Il existe des hypothèses de vulnérabilité génétique à la survenue des symptômes psychotiques lors de l’usage de cocaïne. La vulnérabilité à cette complication pourrait être un facteur de protection vis-à-vis de l’acquisition d’une dépendance à la cocaïne (Brousse et al 2010). La mesure des symptômes psychotiques survenant lors de l’usage de drogue permet de modéliser une vulnérabilité pharmacogénétique vis-à-vis des addictions. Nous proposons d’utiliser ces deux mesures (OCCS pour le craving et SAPS-CIP pour les symptômes psychotiques) dans les essais thérapeutiques dans la dépendance à la cocaïne. En effet, il paraît pertinent, au regard des particularités cliniques de la dépendance à la cocaïne, de viser une réduction ou une disparition de ces deux ordres de symptômes. Une diminution du craving pourrait constituer une variable intermédiaire de l’objectif final d’obtenir une abstinence de la drogue. Une diminution des symptômes psychotiques pourrait constituer un moyen de réduction de la morbi-mortalité liée à l’usage de cocaïne. / Cocaine dependence is a growing public health concern in France. There is no pharmacological treatment validated for cocaine dependence treatment. Clinical trials require that validated methods are used to ascertain the efficacy of new drugs that are tested. There was no validated tool available to conduct pharmacological trials for cocaine dependence in French. We conceptualized and validated questionnaires that could be used as surrogate endpoints in pharmacological trials for cocaine dependence. We choose to work on two types of surrogate variables: craving and psychotic symptoms.Craving is the overwhelming desire to use a drug. It is a psychological construct that can be used as a biomarker of dependence. We designed a craving questionnaire in French named OCCS (Obsessive Compulsive Cocaïne Scale) after the work of several research teams working in the field of alcohol dependence. We validated this questionnaire in a sample of 119 cocaine addicts in a clinical setting (Vorspan et al 2012). We could demonstrate that the scores obtained on this questionnaire were correlated to those obtain on a visual analogue scale of craving. We could also demonstrate that the scores were higher in cocaine dependent that in cocaine abusing subjects. Lastly, we could demonstrate that the scores were time-sensitive. We used this questionnaire OCCS in an open-label trial of aripiprazole in 10 non-schizophrenic crack dependent patients (Vorspan et al 2008). We propose that this questionnaire could be used in clinical trials assessing the efficacy of various therapeutic interventions in cocaine dependent subjects, pharmacological treatments, but also deep brain stimulation (Vorspan et al 2011) and psychological interventions. Psychotic symptoms are composed of various phenomenons (hallucinations, delusions and behavioural modifications). We choose to adapt in French a validated questionnaire that assesses psychotic symptoms occurring between a few minutes to a few hours after cocaine intake: the SAPS-CIP (Scale for Assessment of Positive Symptoms for Cocaine-Induced Psychosis). We could demonstrate that those symptoms are frequent but of variable intensity in a sample of French cocaine addicts in a clinical setting (Vorspan et al, soumis). We could also demonstrate that those symptoms are change sensitive (Vorspan et al 2011). We hypothesized that there is a genetic vulnerability to cocaine-induced psychotic symptoms, and that being sensitive to the occurrence of psychotic symptoms could be a protective factor toward the development of cocaine dependence (Brousse et al 2010). The variability of cocaine-induced psychotic symptoms helps to conceptualize a pharmacogenetic model of drug dependence. We propose that those two questionnaires (OCCS for craving and SAPS-CIP for psychotic symptoms) could be used in clinical trial in cocaine dependent subjects. It seems very helpful indeed, knowing the clinical pattern of cocaine dependence, to design trails aimed at reducing or suppressing craving and psychotic symptoms. Reducing or suppressing craving could be a surrogate endpoint for cocaine abstinence. Reducing or suppressing cocaine-induced psychotic symptoms could reduce the morbidity and mortality associated with cocaine use.

L’anxiété est un symptôme prédominant au cours des périodes initiales de sevrage à la cocaïne et est considérécomme un facteur important de rechute. Le but de cette étude était de caractériser les dysfonctionnementscérébraux qui pourraient contribuer à l’expression de cet état pathologique chez le rat.Les rats sont traités avec de la cocaïne en chronique et le comportement anxieux est évalué au cours du sevragedans différents paradigmes expérimentaux (tests du labyrinthe en croix surélevé, du confinement dans un brasouvert surélevé et de l’enfouissement défensif). Nos résultats ont montré que le sevrage à la cocaïne induit unétat anxieux élevé qui persiste pendant au moins 28 jours de sevrage. Nous avons ensuite utilisél’immunohistochimie de Fos pour comparer les patterns d’activation cérébrale chez les rats sevrés et témoinsaprès exposition au test de l’OA. Nos données ont montré que l’anxiété élevée des rats sevrés était accompagnéed’une altération de la réactivité des neurones glutamatergiques de la partie dorsale du cortex préfrontal médian(dCPFm) et de certaines régions sous-corticale (aires hypothalamiques latérale et antérieure et le noyauparaventriculaire du thalamus). Nous avons ensuite montré que l’inactivation pharmacologique du dCPFm avecdu muscimol atténuait les comportements anxieux des rats sevrés suggérant ainsi une hyperréactivité de cetterégion corticale durant le traitement des informations de type anxieux. Notre étude amène des données nouvellesquant aux substrats neuronaux sous-tendant l’anxiété pathologique observée au cours du sevrage à la cocaïne etsouligne l’importance du CPFm dans la régulation de cet état d’anxiété pathologique. / Anxiety is one of the prevailing symptoms observed during the initial period of abstinence in cocaine abusersand is considered as an important factor of relapse. The aim of this study was to provide further insight into thecerebral dysregulations that might contribute to this pathological state in rats.Rats were treated chronically with cocaine and anxiety-behaviors were assessed in different paradigms duringwithdrawal (elevated plus maze, open arm and shock probe burying tests). Our results demonstrated that cocainewithdrawal induced persistent heightened levels of anxiety that last for at least 28 days. We then used Fosimmunohistochemistry to map neuronal activation patterns in withdrawn rats confined to one open arm (OA) ofan elevated plus maze. Our data showed that the exacerbated anxiety observed in cocaine treated rats exposed toan OA was accompanied by an altered reactivity of the dorsal part of the medial prefrontal cortex (dmPFC)glutamatergic neurons and some sub-cortical regions (anterior and lateral hypothalamic areas and theparaventricular nucleus of the thalamus). Finally, we showed that pharmacological inactivation of the dmPFCwith muscimol considerably attenuated anxiety-related behaviors in cocaine withdrawn rats suggesting anexaggerated response of this cortical area during the processing of anxiogenic stimuli. The present studyprovides new data on the neural substrate underlying pathological anxiety observed during cocaine withdrawaland highlights the importance of the dmPFC in the regulation of this pathological anxiety state.