Methylenedioxymethamphetamine (MDMA) popularly known as "Ecstasy" continues to gain popularity as a recreational drug that has been shown to increase serotonin and dopamine levels. The present study has demonstrated that repeated exposure to MDMA produces long-term damage to serotonergic and dopaminergic neurons in various regions of the rat brain.

The purpose of this study was to investigate whether a partial D₂-like dopamine agonist (i.e. terguride) would block the induction or expression of cocaine-induced behavioral sensitization in pre-weanling rats. The ability of terguride to induce behavioral sensitization was also examined, as partial D₂-like agonists have agonistic actions in cases of low dopaminergic tone.

Examines whether the reinforcing properties of drugs of abuse were altered in adulthood by methylphenidate, more commonly known as Ritalin. Subjects were 108 rats of Sprague-Dawley descent (Harlan). Methylphenidate, or saline was administered daily to the subjects from the postnatal period (11-20 days old). The rats preference for morphine during early adulthood was measured using conditioned place preference. The number of dopamine D₂ receptors was measured in each rat and the correlation between receptor number and morphine preference was determined. Results indicate that rats pretreated with methylphenidate showed greater preference for morphine than saline pretreated rats and suggests that exposure to methylphenidate during the postnatal period increases the rewarding value of morphine.

It was generally accepted that dopamine receptors D1 (D1R)- and D2 (D2R)-expressing neurons are homogeneously and randomly distributed throughout the striatum. However, in reporter transgenic mice, the specific subregions of the caudal lateral striatum have been reported: the D1R-poor zone, in which D2R-expressing neurons are predominant, and the D2R-poor zone, in which D1R-expressing neurons are predominant. The present study demonstrated the presence of these distinct subregions not only in rodents but also in marmosets using endogenous dopamine receptors. We also showed that direct pathway medium spiny neurons in these distinct subregions preferentially project to parvalbumin-positive GABAergic neurons in the dorsal part of the substantia nigra pars lateralis. / 博士(理学) / Doctor of Philosophy in Science / 同志社大学 / Doshisha University

Adolescence is a sensitive developmental period encompassing neural maturation that is critical for an individual’s behavioral transition into adulthood. Due to widespread physiological changes attributed to this period, adolescents are also vulnerable to the initiation of risky behaviors, such as drug experimentation and use, as well as the emergence of various neuropsychiatric disorders. The mesocorticolimbic dopamine (DA) system in the brain undergoes a transient peak in activity and continues to mature during adolescence, potentially mediating adolescent hypersensitivity to social, appetitive, and drug-associated rewards. Simultaneously, the serotonin (5-HT) system exerts its influence on the dopamine system throughout adolescence, a process vital for proper impulse control and emotional regulation in adulthood. Substance use disorders (SUDs) are multifaceted and are comprised of diverse maladaptive behaviors that promote compulsive drug seeking, including loss of control and the propensity to engage in drug use irrespective of personal risks and/or consequences. Drug addiction and substance use have a large negative impact globally both economically and with regards to public health outcomes, representing approximately 1.3% of the global burden of disease. Furthermore, dopamine reward pathways are heavily impacted by drug use, particularly with respect to stimulants, and the level of drug-induced dopamine release in the ventral striatum can be correlated with a drug’s perceived “high.” Certain experiences and adverse behaviors linked to refinement of monoamine connectivity in the brain during adolescence, such as heightened stress and sensation seeking, may predispose individuals for developing SUDs in adulthood. However, how drug reward sensitivity and associated activity of the dopamine system is altered in adulthood as a consequence of interfering with monoamine neurodevelopment during adolescence has not been clarified. To this end, I aim to understand how imbalanced monoamine development during adolescence contributes to stimulant-mediated behaviors in adulthood, specifically contextual reward associations, in relation to in vivo activity of the dopamine reward system. I introduce a sensitive peri-adolescent (PA) period in mice, during which blockade of the serotonin transporter (SERT) via fluoxetine administration during postnatal (P) days 22-41 leads to inhibited adult aggression and locomotor response to stimulants. Conversely, I describe a more refined PA (P32-41) period during which systemic dopamine transporter (DAT) blockade via GBR12909 administration leads to enhanced aggression and stimulant-induced locomotor activity in adulthood. Utilizing these behaviorally opposing models characterized in our lab, I describe the diverging effects of systemic DAT and SERT blockade from P32-41 on cocaine-induced locomotor response as well as cocaine-mediated contextual preference. I administered cocaine intraperitoneally (i.p.) at doses of 5 and 10 mg/kg, applying the open field test and cocaine conditioned place preference (CPP) paradigm to assess stimulant-induced locomotor response and environmental reward associations, respectively. Potentiation of serotonergic tone during P32-41 via fluoxetine administration leads to decreased cocaine-induced locomotor response and a lack of preference for a cocaine-associated context in adulthood at a dose of 10 mg/kg, compared to controls and PA GBR treated subjects. Conversely, potentiation of dopaminergic tone by administering GBR12909 during P32-41 is associated with enhanced cocaine-induced locomotor reactivity at 10 mg/kg and greater contextual preference at lower doses of cocaine (5 mg/kg), in comparison to PA fluoxetine treated mice and controls. To understand how in vivo VTA dopamine population activity is altered in both PA models during cocaine-associated behaviors in adulthood, I performed cocaine CPP while recording calcium signals in VTA dopamine neurons using fiber photometry in freely behaving subjects. Importantly, I utilize these recordings as a proxy for measuring changes in VTA dopamine activity as the subjects engage with a cocaine-paired environment. I found that PA DAT blockade was associated with greater baseline VTA dopamine activity in adulthood compared to controls, as well as heightened VTA dopamine activity while the subjects were in a cocaine-paired context during selected portions of the behavioral task compared to control subjects. Additionally, we found a significant positive correlation between the magnitude of preference for a cocaine-associated context and the frequency of VTA dopamine calcium signals recorded while the subject is engaged with a cocaine-paired environment. Adult mice following PA DAT blockade displayed a greater frequency of recorded VTA dopamine calcium signals while in a cocaine-paired environment compared to PA fluoxetine treated mice. Supporting our correlational analysis, I detected a decreased preference for a cocaine-paired context in PA fluoxetine treated subjects compared to both controls and PA GBR12909 mice, when using a dose of cocaine in between the previous concentrations tested (7.5 mg/kg). Interestingly, PA fluoxetine treated subjects showed transition-dependent differences in VTA dopamine calcium activity during the final five-minute portion of our behavioral task, displaying less activity shortly post-entry into the cocaine-paired environment compared to pre-entry. In congruence, PA fluoxetine subjects showed enhanced VTA dopamine calcium activity on the saline-paired side shortly post-entry compared to pre-entry. In collaboration with the Sulzer Lab, we also probed the effects of both PA manipulations on electrically evoked dopamine release in the ventral striatum of adult anesthetized mice using fast-scan cyclic voltammetry. Electrical stimulation was targeted to the midbrain and evoked dopamine release was recorded in the ventral striatum both at baseline and in response to cocaine injection, using the same 7.5 mg/kg dose applied in the calcium imaging study. Overall, we found a significant increase in dopamine release at baseline in the ventral striatum of adult PA GBR12909 treated subjects compared to both PA fluoxetine subjects and controls. Moreover, we found significantly greater cocaine-induced dopamine release in our PA GBR12909 mice compared to controls in adulthood. These findings are consistent with the imaging and behavioral data, highlighting the persistence of an elevated dopaminergic phenotype due to systemic PA DAT blockade. Conversely, systemic PA SERT blockade leads to behaviorally opposing effects and generally lower VTA DA activity dynamics in comparison to PA GBR12909 treated subjects in adulthood. The unique, combinatorial approach applied in this dissertation work further our knowledge of how sensitive developmental periods influence the emergence of complex behaviors in adulthood, which is vital to improving treatment approaches for neuropsychiatric disorders.

Les dyskinésies tardives (DT) sont des troubles moteurs associés à l’utilisation chronique des antagonistes des récepteurs dopaminergiques D2 tels que les antipsychotiques et le métoclopramide. Ces dyskinésies correspondent à une incoordination motrice portant préférentiellement sur la musculature oro-faciale. La gestion des DT s'est imposée comme défi de santé publique surtout en l’absence d’une alternative thérapeutique efficace et abordable. L’hypothèse classiquement avancée pour expliquer la physiopathologie des DT inhérente au traitement par les antipsychotiques s’articule autour de l’hypersensibilité des récepteurs dopaminergiques D2, cibles principales de ces molécules. Néanmoins, plusieurs données remettent la véracité de cette hypothèse en question. Hypothèse: nous proposons que le blocage chronique des récepteurs dopaminergiques soit effectivement responsable d’un phénomène d’hypersensibilisation mais contrairement à l’hypothèse classique, cette hypersensibilisation porterait sur des paramètres de la transmission dopaminergique autres que les récepteurs D2. De même nous postulons que cette hypersensibilisation se traduirait par des altérations des cascades signalétiques au niveau des cellules du striatum. Ces altérations aboutissent à des changements portant sur le récepteur nucléaire (Nur77), qui est hautement associé au système dopaminergique; l’induction de ces récepteurs déclencherait des cascades associées à la compensation ou à la genèse des DT. Matériels et méthodes: 23 femelles Cebus apella, réparties en 3 groupes: groupe halopéridol, groupe clozapine, et groupe contrôle, ont été exposées aux traitements respectifs pendant 6-36 mois. Après l’analyse comportementale, les animaux ont été décapités et leurs cerveaux isolés pour fin d’analyse. Hybridation in situ: nous avons fait appel à cette technique pour mesurer l’expression de l’ARNm de Nur77 et du neuropeptide enképhaline. Hybridation in situ double: nous avons exploités cette technique pour identifier les populations neuronales exprimant les récepteurs dopaminergiques D3 et localiser leur éventuelle induction. Autoradiographies des récepteurs dopaminergiques D1, D2 et D3 et autoradiographies des récepteurs i glutamatergiques mGluR5. Ces autoradiographies avaient pour objectif d’évaluer l’expression de ces différents récepteurs. Mutagenèse dirigée et transfection cellulaire: nous faisons appel à ces techniques pour reproduire le polymorphisme identifié au niveau de la région 3’UTR de l’ARNm Nur77 et évaluer l’impact que pourrait avoir ce polymorphisme sur la stabilité de l’ARNm Nur77 sinon sur l’expression de la protèine Nur77. Western Blot des kinases ERK 1 et 2: cette technique nous a servi comme moyen pour quantifier l’expression globale de ces kinases. Analyses statistiques: l’expression de l’ARNm Nur77 a été évaluée en utilisant l’analyse de la variance à un seul facteur (One way ANOVA). Nous avons procédé de la même façon pour mesurer l’expression des récepteurs D2, D3 et mGluR5. Résultats: le groupe des animaux traités par l’halopéridol montre une plus forte expression des récepteurs D3 par rapport aux sujets des autres groupes. Cette expression se produit au niveau des neurones de la voie directe. De plus, cette augmentation corrèle positivement avec la sévérité des DT. L’expression des récepteurs D2 et mGluR5 reste relativement inchangée entre les différents groupes, alors qu’un gradient d’expression a été observé pour le récepteur D1. Par ailleurs, Nur77 est induit par l’halopéridol, alors que son expression semble baisser chez les animaux traités par la clozapine. L’induction de l’expression de Nur77 par l’halopéridol est plus accrue chez les animaux non dyskinétiques. Les animaux traités par la clozapine démontrent une expression amoindrie de l’ARNm de Nur77 qui tend à être plus faible que l’expression de base. D’autre part, la présence du polymorphisme au niveau de la région 3’UTR semble affecter l’expression cellulaire de Nur77. Conclusion: ces résultats confortent notre hypothèse concernant l’existence d’un phénomène d’hypersensibilisation prenant place suite un traitement chronique par les antipsychotiques. Ce phénomène s’est traduit par une augmentation de l’expression des récepteurs D3 sans porter sur les récepteurs D2 tel que prôné classiquement. Cette hypersensibilisation des récepteurs D3 implique également l’existence d’un débalancement des voies striatales pouvant ainsi sous tendre l’apparition des DT. Ces résultats dévoilent ainsi un nouveau mécanisme qui pourrait contribuer à l’apparition des DT et pourraient permettre une meilleure gestion, nous l’espérons, des DT à l’échelle clinique. / Tardive dyskinesia (TD) is a potentially disabling and irreversible motor complication including all persistent, abnormal, involuntary movements, classicaly caused by the chronic therapy with typical antipsychotic drugs (haloperidol, fluphenazine). Atypical antipsychotic drugs like clozapine have been introduced because they showed little potential to induce TD, raising the hope to completely eradicate this complication. However, it has been later shown that these drugs have several serious metabolic side- effects and that some atypical molecules are as responsible as typical drugs for inducing TD. Besides, the typical drugs are still widely prescribed in a large spectrum of disorders. For all these reasons, TD still constitutes a major challenge for psychotic disorders treatments especially that the pathophysiology of TD remains elusive and therapeutics are difficult. Based on rodent experiments, it was proposed that dopamine D2 receptor hypersensitivity could be responsible for TD. However, this hypothesis lacks strong support in humans. We suggest, in this thesis, that TD is associated with the hypersensitivity of other receptors, than D2. To investigate the neurochemical basis of TD, we chronically exposed 23 adult capuchin monkeys to haloperidol (median 18.5 months, N=11) or clozapine (median 6 months, N=6). Six unmedicated animals were used as controls. Five haloperidol-treated animals developed mild TD movements, and no TD was observed in the clozapine group. Using receptor autoradiography, we measured dopamine D1, D2, D3 and mGluR5 receptor levels. We also examined the D3 receptor/preprotachykinin mRNA co-expression, and quantified enkephalin and Nur77 mRNA levels, in striatal sections. Unlike clozapine, haloperidol strongly induced dopamine D3 receptor binding sites in the anterior striatum, particularly in TD animals, and binding levels positively correlated with TD intensity. In contrast, D2 receptor binding was comparable to controls, and dopamine D1 receptor binding reduced in the anterior (haloperidol and clozapine) and posterior (clozapine) putamen. Preprotachykinin mRNA-labeled cell count was unaffected by either haloperidol or clozapine, enkephalin mRNA widely increased in all animals, but to a greater extent in TD-free animals. Nur77 mRNA levels in the caudate-putamen were strongly up regulated iv in animals exposed to haloperidol but were spared following clozapine treatment. Interestingly, within the haloperidol-treated group, TD-free animals showed higher Nur77 expression in putamen sub territories compared with dyskinetic animals. These results corroborate our hypersensitivity hypothesis, and indicate that an imbalance between the striatal pathways could contribute to the pathophysiology of TD.

Les dyskinésies tardives (DT) sont des troubles moteurs associés à l’utilisation chronique des antagonistes des récepteurs dopaminergiques D2 tels que les antipsychotiques et le métoclopramide. Ces dyskinésies correspondent à une incoordination motrice portant préférentiellement sur la musculature oro-faciale. La gestion des DT s'est imposée comme défi de santé publique surtout en l’absence d’une alternative thérapeutique efficace et abordable. L’hypothèse classiquement avancée pour expliquer la physiopathologie des DT inhérente au traitement par les antipsychotiques s’articule autour de l’hypersensibilité des récepteurs dopaminergiques D2, cibles principales de ces molécules. Néanmoins, plusieurs données remettent la véracité de cette hypothèse en question. Hypothèse: nous proposons que le blocage chronique des récepteurs dopaminergiques soit effectivement responsable d’un phénomène d’hypersensibilisation mais contrairement à l’hypothèse classique, cette hypersensibilisation porterait sur des paramètres de la transmission dopaminergique autres que les récepteurs D2. De même nous postulons que cette hypersensibilisation se traduirait par des altérations des cascades signalétiques au niveau des cellules du striatum. Ces altérations aboutissent à des changements portant sur le récepteur nucléaire (Nur77), qui est hautement associé au système dopaminergique; l’induction de ces récepteurs déclencherait des cascades associées à la compensation ou à la genèse des DT. Matériels et méthodes: 23 femelles Cebus apella, réparties en 3 groupes: groupe halopéridol, groupe clozapine, et groupe contrôle, ont été exposées aux traitements respectifs pendant 6-36 mois. Après l’analyse comportementale, les animaux ont été décapités et leurs cerveaux isolés pour fin d’analyse. Hybridation in situ: nous avons fait appel à cette technique pour mesurer l’expression de l’ARNm de Nur77 et du neuropeptide enképhaline. Hybridation in situ double: nous avons exploités cette technique pour identifier les populations neuronales exprimant les récepteurs dopaminergiques D3 et localiser leur éventuelle induction. Autoradiographies des récepteurs dopaminergiques D1, D2 et D3 et autoradiographies des récepteurs i glutamatergiques mGluR5. Ces autoradiographies avaient pour objectif d’évaluer l’expression de ces différents récepteurs. Mutagenèse dirigée et transfection cellulaire: nous faisons appel à ces techniques pour reproduire le polymorphisme identifié au niveau de la région 3’UTR de l’ARNm Nur77 et évaluer l’impact que pourrait avoir ce polymorphisme sur la stabilité de l’ARNm Nur77 sinon sur l’expression de la protèine Nur77. Western Blot des kinases ERK 1 et 2: cette technique nous a servi comme moyen pour quantifier l’expression globale de ces kinases. Analyses statistiques: l’expression de l’ARNm Nur77 a été évaluée en utilisant l’analyse de la variance à un seul facteur (One way ANOVA). Nous avons procédé de la même façon pour mesurer l’expression des récepteurs D2, D3 et mGluR5. Résultats: le groupe des animaux traités par l’halopéridol montre une plus forte expression des récepteurs D3 par rapport aux sujets des autres groupes. Cette expression se produit au niveau des neurones de la voie directe. De plus, cette augmentation corrèle positivement avec la sévérité des DT. L’expression des récepteurs D2 et mGluR5 reste relativement inchangée entre les différents groupes, alors qu’un gradient d’expression a été observé pour le récepteur D1. Par ailleurs, Nur77 est induit par l’halopéridol, alors que son expression semble baisser chez les animaux traités par la clozapine. L’induction de l’expression de Nur77 par l’halopéridol est plus accrue chez les animaux non dyskinétiques. Les animaux traités par la clozapine démontrent une expression amoindrie de l’ARNm de Nur77 qui tend à être plus faible que l’expression de base. D’autre part, la présence du polymorphisme au niveau de la région 3’UTR semble affecter l’expression cellulaire de Nur77. Conclusion: ces résultats confortent notre hypothèse concernant l’existence d’un phénomène d’hypersensibilisation prenant place suite un traitement chronique par les antipsychotiques. Ce phénomène s’est traduit par une augmentation de l’expression des récepteurs D3 sans porter sur les récepteurs D2 tel que prôné classiquement. Cette hypersensibilisation des récepteurs D3 implique également l’existence d’un débalancement des voies striatales pouvant ainsi sous tendre l’apparition des DT. Ces résultats dévoilent ainsi un nouveau mécanisme qui pourrait contribuer à l’apparition des DT et pourraient permettre une meilleure gestion, nous l’espérons, des DT à l’échelle clinique. / Tardive dyskinesia (TD) is a potentially disabling and irreversible motor complication including all persistent, abnormal, involuntary movements, classicaly caused by the chronic therapy with typical antipsychotic drugs (haloperidol, fluphenazine). Atypical antipsychotic drugs like clozapine have been introduced because they showed little potential to induce TD, raising the hope to completely eradicate this complication. However, it has been later shown that these drugs have several serious metabolic side- effects and that some atypical molecules are as responsible as typical drugs for inducing TD. Besides, the typical drugs are still widely prescribed in a large spectrum of disorders. For all these reasons, TD still constitutes a major challenge for psychotic disorders treatments especially that the pathophysiology of TD remains elusive and therapeutics are difficult. Based on rodent experiments, it was proposed that dopamine D2 receptor hypersensitivity could be responsible for TD. However, this hypothesis lacks strong support in humans. We suggest, in this thesis, that TD is associated with the hypersensitivity of other receptors, than D2. To investigate the neurochemical basis of TD, we chronically exposed 23 adult capuchin monkeys to haloperidol (median 18.5 months, N=11) or clozapine (median 6 months, N=6). Six unmedicated animals were used as controls. Five haloperidol-treated animals developed mild TD movements, and no TD was observed in the clozapine group. Using receptor autoradiography, we measured dopamine D1, D2, D3 and mGluR5 receptor levels. We also examined the D3 receptor/preprotachykinin mRNA co-expression, and quantified enkephalin and Nur77 mRNA levels, in striatal sections. Unlike clozapine, haloperidol strongly induced dopamine D3 receptor binding sites in the anterior striatum, particularly in TD animals, and binding levels positively correlated with TD intensity. In contrast, D2 receptor binding was comparable to controls, and dopamine D1 receptor binding reduced in the anterior (haloperidol and clozapine) and posterior (clozapine) putamen. Preprotachykinin mRNA-labeled cell count was unaffected by either haloperidol or clozapine, enkephalin mRNA widely increased in all animals, but to a greater extent in TD-free animals. Nur77 mRNA levels in the caudate-putamen were strongly up regulated iv in animals exposed to haloperidol but were spared following clozapine treatment. Interestingly, within the haloperidol-treated group, TD-free animals showed higher Nur77 expression in putamen sub territories compared with dyskinetic animals. These results corroborate our hypersensitivity hypothesis, and indicate that an imbalance between the striatal pathways could contribute to the pathophysiology of TD.

Diss. Stockholm : Handelshögskolan, 2009 Sammanfattning jämte 6 uppsatser

Les ganglions de la base forment un réseau neuronal mettant en jeu une circuiterie complexe et jouant un rôle essentiel dans la régulation des fonctions motrices, dans différentes formes d'apprentissage sensorimoteur, ainsi que dans les processus motivationnels. Cette régulation met en jeu une boucle cortico-striato-thalamo-corticale dans laquelle le striatum tient une position centrale en étant la principale structure d’entrée de ce réseau. Il joue le rôle de filtre en intégrant et traitant l’ensemble des informations qui y parviennent. Ce réseau neuronal complexe peut être altéré par différentes pathologies humaines (maladie de Parkinson, schizophrénie, chorée de Huntington, addiction aux drogues, …) qui résultent d’une perturbation ou d’une lésion au niveau d’une ou plusieurs structures composant le système des ganglions de la base.<p>Le striatum, premier relais du système des ganglions de la base, reçoit deux afférences principales :les voies dopaminergique nigro-striatale et glutamatergique cortico-striatale. En plus de ces deux afférences majeures, l’adénosine, par son action sur ses récepteurs, joue de nombreux rôles de régulation dans ce système. Ainsi, l’activité neuronale des neurones épineux moyens du striatum est modulée par les récepteurs de la dopamine qui sont en étroites interactions avec les récepteurs de l’adénosine. Bien que la signalisation de la dopamine et de l’adénosine ait été l’objet de nombreuses attentions, les mécanismes impliqués dans la régulation, par les récepteurs D2 de la dopamine et A2A de l’adénosine, dans le contrôle du potentiel membranaire et de l’excitabilité intrinsèque des neurones épineux moyens du striatum et leurs conséquences sur cette excitabilité en cas de déplétion en dopamine (mimant la maladie de Parkinson) restent encore très méconnues.<p>Dans ce travail de thèse, nous avons donc tenté d’élucider les mécanismes de régulation des récepteurs D2 et A2A et leurs interactions dans la modulation de la transition du potentiel membranaire et de l’excitabilité intrinsèque des neurones striataux, ainsi que les conséquences d’une déplétion en dopamine sur cette excitabilité neuronale. <p><p>Dans le premier travail de thèse, sur un modèle in vitro de transition du potentiel membranaire et par l’utilisation de peptides compétitifs, nous avons montré que les récepteurs D2 et A2A régulent le plateau de dépolarisation du potentiel membranaire induit par le NMDA via un mécanisme d’interaction protéine-protéine intramembranaire. En effet, l’activation du récepteur D2 supprime la transition entre un potentiel membranaire hyperpolarisé, le « down-state » et un plateau de dépolarisation du potentiel membranaire, le « up-state » par la régulation de l’activité du canal calcique Cav1.3a interagissant avec la protéine d’ancrage Shank. L’activation du récepteur A2A per se n’a pas d’effet, mais il réverse totalement la modulation de la transition du potentiel membranaire par le récepteur D2 selon un mécanisme dans lequel l’hétéromérisation des récepteurs A2A-D2 est strictement nécessaire, démontrant ainsi un intérêt physiologique direct de ces hétéromères. Nos travaux démontrent que la transition du potentiel membranaire et la fréquence de décharge des potentiels d’action des neurones striataux sont étroitement contrôlées par les récepteurs D2 et A2A via des interactions spécifiques protéine-protéine impliquant une hétéromérisation des récepteurs A2A-D2.<p><p>Dans la seconde étude présentée dans cette thèse, nous avons mis en évidence une régulation antagoniste de l’excitabilité intrinsèque des neurones épineux moyens du striatum par les récepteurs D2 et A2A via des mécanismes impliquant la modulation d’une conductance potassique de type A (IA). Par ailleurs, nous avons montré qu’une déplétion en dopamine conduit à une augmentation de l’excitabilité intrinsèque de ces neurones via une diminution d’une conductance IA. Malgré une forte diminution des afférences synaptiques excitatrices déterminées par une diminution de la densité des épines dendritiques et une augmentation du courant minimal nécessaire pour induire un premier EPSP, l’augmentation de l’excitabilité intrinsèque induite par la déplétion en dopamine résulte en un renforcement de la réponse des synapses restantes, permettant aux neurones striataux de répondre à une stimulation en provenance des afférences excitatrices de manière similaire voire même, plus efficace que dans les conditions contrôles. De plus, cette augmentation de l’excitabilité intrinsèque via la régulation d’une conductance IA représente une forme de plasticité homéostatique permettant au neurone de compenser une perturbation de l’activité neuronale ou de la transmission synaptique et donc d’assurer une stabilité de son patron de décharge des potentiels d’action. Ces données montrent la capacité de cette homéostasie à maintenir la fréquence de décharge des neurones striataux dans une gamme fonctionnelle, et ce dans des conditions pathologiques, permettant de stabiliser l’activité neuronale dans un réseau altéré.<p><p><p>En conclusion, l’ensemble de ce travail de thèse a permis de mettre en évidence une interaction fonctionnelle des récepteurs D2 de la dopamine et A2A de l’adénosine dans la régulation du contrôle de l’excitabilité des neurones épineux moyens du striatum. Il a également permis d’établir l’existence d’un mécanisme de plasticité homéostasique intervenant dans ce système neuronal altéré, afin de maintenir une activité électrique fonctionnelle des neurones striataux.<p> / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Research in the alcohol preferring (P) rat has indicated that peri-adolescent alcohol (EtOH) consumption enhances the acquisition of oral operant EtOH self-administration, inhibits the extinction of responding for EtOH, augments EtOH-seeking behaviors, and increases relative reward value of EtOH during adulthood. Experiment 1 was conducted to determine if these adult effects of peri-adolescent EtOH intake could be observed using an Intracranial Self-Administration (ICSA) model. It was hypothesized that an increased sensitivity to the rewarding actions of EtOH would be manifested in peri-adolescent-EtOH-exposed subjects compared to naive subjects when the opportunity to self-administer EtOH to the posterior ventral tegmental area (pVTA) is available in adulthood. The pVTA is a primary site for EtOH’s reinforcing and rewarding properties in the mesolimbic dopamine (DA) system. Experiment 2 was a dose-response examination of the effects of EtOH administered to the pVTA on downstream DA efflux in the nucleus accumbens shell (AcbSh) via a joint Microinjection-Microdialysis (MicroMicro) procedure. Male P rats were given 24-h free-choice exposure to 15% volume/volume EtOH from postnatal day (PD) 30 to PD 60, or remained experimentally naive, with ad lib food and water. By the end of the periadolescent exposure period, average consumption was 7.3 g/kg/day of EtOH. After PD 75, periadolescent-EtOH-exposed and naïve rats were either implanted with an injector guide cannula aimed at the right pVTA for ICSA (Experiment 1), or two cannulae, one aimed at the right pVTA (injector) and one at the ipsilateral AcbSh (microdialysis) for MicroMicro (Experiment 2). Following one week of recovery from surgery, ICSA subjects were placed in standard two-lever (active and inactive) operant chambers. Test sessions were 60 min in duration and occurred every other day for a total of 7 sessions. Rats were randomly assigned to one of 5 groups (n=4-9/group) that self-infused (FR1 schedule) either aCSF (vehicle, 0 mg%), 50, 75, 100, or 150 mg% EtOH during 4 sessions, aCSF only for sessions 5 and 6 (extinction), and the initial concentration again for session 7 (reinstatement). MicroMicro subjects received six days of recovery from surgery, probe implantation the day before testing, and then continuous microdialysis for DA with 15 min microdialysis samples collected before, during, and then two hrs after 10-min pulse microinjection of either aCSF (vehicle, 0 mg%), 50, 75, 100, or 150 mg% EtOH. Neither EtOH-exposed nor naive groups of P rats self-infused the aCSF or 50 mg% EtOH concentration. While the naive group did not self-infuse the 75 or 100 mg% EtOH concentrations, the peri-adolescent EtOH-exposed group of P rats did readily discriminate the active lever from the inactive lever at these concentrations. Both groups self-infused the 150 mg% EtOH concentration. Pulse microinjections of EtOH during the MicroMicro procedure revealed that 75 and 100 mg% concentrations of EtOH increased downstream DA in the AcbSh of EtOH-exposed, but not naïve, subjects. 150 mg% EtOH increased downstream DA in both adolescent treatment groups. Overall, the results indicate that consumption of EtOH by P rats during peri-adolescence increases the reinforcing properties of EtOH in the pVTA in adulthood. The results also indicate that there were differential effects of peri-adolescent EtOH exposure on DA efflux in the AcbSh. This provides evidence that peri-adolescent EtOH-exposure produces long-lasting alterations in neural circuitry involved in EtOH-reinforcement, during adulthood.