La voie mésocorticolimbique est constitutée d’un ensemble d’éléments nerveux issus de l’aire tegmentaire ventrale mésencéphalique et projettant vers des régions corticales et sous-corticales. Les neurones à dopamine (DA) qui en font partie modulent plusieurs fonctions cognitives dont l’attention, l’apprentissage et la récompense. L’activité nerveuse des cellules à DA augmente lorsque l’organisme anticipe et reçoit une récompense, ainsi qu’au cours de la phase d’apprentissage des comportements d’appétence. Or, si l’activité dopaminergique de la voie mésocorticolimbique est désordonnée, voire aberrante, des stimuli neutres deviennent saillants et prennent une signification erronée. Cette anomalie fonctionnelle du système dopaminergique pourrait être à l’origine des symptômes psychotiques observés dans la schizophrénie. Cette hypothèse est renforcée par le fait que les médicaments antipsychotiques efficaces ont tous une activité antagoniste aux récepteurs à DA de type 2 (D2); les antipsychotiques dits classiques (i.e. halopéridole) possèdent une forte affinité pour les récepteurs D2 tandis que les antipsychotiques dits atypiques (i.e. clozapine) présentent une plus forte affinité pour les récepteurs à sérotonine de type 2a (5-HT2a) que pour les récepteurs D2. Les antipsychotiques atypiques semblent plus efficaces contre les symptômes négatifs (i.e. anhédonie) de la schizophrénie et induisent moins d’effets moteurs extrapyramidaux et de dysphorie que les antipsychotiques classiques. Il a été proposé que l’efficacité des antipsychotiques atypiques soit expliqué par leur double action antagoniste aux récepteurs 5-HT2a et D2. Afin de mieux comprendre les mécanismes de ces médicaments, nous avons étudié leurs effets sur la récompense en utilisant le modèle d’autostimulation intracérébrale (ASI) chez le rongeur. Le but de la première étude était d’évaluer l’effet d’un antagoniste sélectif des récepteurs 5-HT2a, le M100907, sur la récompense et sur l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. L’hypothèse était que l’atténuation de la récompense induite par l’ajout du M100907 à l’halopéridole serait similaire à celle induite par la clozapine. Dans une seconde étude, l’effet sur la récompense d’un agoniste partiel aux récepteurs D2, l’OSU-6162, a été caractérisé sous deux conditions : i) en condition de base et ii) lorsque la neurotransmission dopaminergique est altérée par l’administration systémique de quinpirole, un agoniste des récepteurs D2/D3. Les hypothèses étaient que l’OSU-6162 i) atténuerait la récompense induite par la stimulation et ii) empêcherait l’atténuation et la facilitation de la récompense induites par le quinpirole. Les données obtenues montrent que le M100907 n’altère pas la récompense par lui-même mais réduit l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. La co-administration du M100907 et de l’halopéridole induit une atténuation de la récompense d’amplitude similaire à celle induite par la clozapine, ce qui suggère que l’activité antagoniste aux récepteurs 5-HT2a de la clozapine contribue à son efficacité. Les données de la seconde étude montrent que l’OSU-6162 atténue la récompense, de manière dose-dépendante, ainsi que la facilitation, mais pas l’atténuation de la récompense induite par le quinpirole. Cette dernière observation suggère que l’OSU-6162 agit comme un antagoniste fonctionnel aux récepteurs D2 post-synaptiques. Un ensemble de données suggèrent que le comportement d’ASI constitue un modèle valide permettant d’évaluer l’efficacité antipsychotique potentielle de nouvelles molécules. Le comportement d’ASI est atténué par les antipsychotiques cliniquement efficaces mais est peu ou pas modifié par des molécules dépourvues d’activité antipsychotique. Les données obtenues dans cette thèse permettent de supposer que l’OSU-6162 possède une activité antipsychotique de nature atypique, et cela sans altérer la neurotransmission sérotoninergique. / The mesocorticolimbic pathway is composed of neural elements that originate in the mesencephalic ventral tegmental area and project to cortical and sub-cortical areas. Dopamine (DA) neurons that constitute a major portion of this pathway play a role in several cognitive functions such as the attention, learning and reward. DA cell activity increases when the organism anticipates and receives a reward, as well as during the learning phase of appetitive behaviors. When dopaminergic impulse flow becomes aberrant, stimuli that should be considered as neurtral become salient and acquire an improper signification. This functional abnormality of the dopaminergic system underlies psychotic symptoms that are observed in schizophrenia. This hypothesis is reinforced by the fact that clinically effective antipsychotic drugs all display antagonism at the D2 sub-type of DA receptors. Classical antipsychotic drugs (i.e. haloperidol) possess a high affinity for D2 receptors while atypical antipsychotic drugs (i.e. clozapine) possess a higher affinity for type 2a (5-HT2a) serotonin receptors than for D2 receptors. Atypical antipsychotics seem more effective against negative symptoms (i.e. anhedonia) of schizophrenia and induce less extrapyramidal side effects and dysphoria than classical antipsychotics. It has been proposed that this efficacy of atypical antipsychotics is explained by their antagonistic action at both, the 5-HT2a and the D2 receptors. To better understand the mechanisms of actions of these drugs, we studied their effects on reward using the intracranial self-stimulation (ICSS) model in rodents. The aim of a first study was to evaluate the effect of a selective 5-HT2a receptor antagonist, M100907, on the reward, and on the reward attenuation induced by haloperidol. The hypothesis was that the reward attenuation induced by the addition of M100907 to haloperidol is similar to the reward attenuation induced by clozapine alone. In a second study, the effect on reward of a D2 receptor partial agonist, OSU-6162, was characterized under two conditions: i) a basal condition and ii) under a state of abnormal dopaminergic neurotransmission elicited by systemic administration of quinpirole, a D2/D3 agonist. The hypotheses were that OSU-6162 i) should attenuate stimulation-induced reward and ii) prevent quinpirole-induced reward attenuation and reward facilitation. Results showed that M100907, when give alone, did not alter reward; however when administered with haloperidol reduced the reward attenuation. Co-administration of M100907 and haloperidol induced a reward attenuation of a similar amplitude to that of clozapine, suggesting that 5-HT2a antagonism activity of this latter drug contributes to its effects on reward. Results from the second study showed that OSU-6162 dose-orderly attenuates reward and quinpirole-induced reward facilitation; however it did not reduce quinpirole-induced reward attenuation. This last observation suggests that OSU-6162 acts like a functional antagonist at post-synaptic D2 receptors. A large body of data suggests that the ICSS behavior constitutes a valid model to evaluate the antipsychotic potential of new compounds. ICSS behavior is attenuated by clinically effective antipsychotics is weakly, or not at all, altered by compounds without antipsychotic activity. Results obtained in this thesis allow us to predict that OSU-6162 possesses an antipsychotic activity that would be similar to that of atypical, without altering the serotonergic neurotransmission.

Beaucoup de personnes consomment des drogues d’abus de façon récréative ou expérimentale dans leur vie, mais peu d’entre elles développent une toxicomanie. Nous avons exploré, chez le rat, deux facteurs impliqués dans la transition vers la toxicomanie, soit la vitesse à laquelle la drogue parvient au cerveau et le fait d’être sous traitement antipsychotique. Dans une première étude, notre objectif était de déterminer si augmenter la vitesse de livraison de la cocaïne (0.5 mg/kg) par auto-administration intraveineuse (i.v.; livrée en 5 secondes dans un groupe versus 90 secondes dans l’autre) mènerait à une plus grande consommation de celle-ci lors d’un accès prolongé (6 h/j versus 1 h/j), et à une plus grande motivation à obtenir la drogue telle que mesurée sous un ratio de renforcement progressif à une vitesse différente (10 secondes). Nous avons trouvé que le groupe 5 s consommait plus de cocaïne que le groupe 90 s en accès prolongé, mais aussi en accès limité. Cependant, la motivation des deux groupes était la même à la vitesse de 10 s, ainsi qu’à leurs vitesses initiales. Nous pensons que ceci peut être dû à une forme de plasticité du système méso-cortico-limbique survenue suite à l’auto-administration en accès prolongé en conjonction avec l’augmentation de consommation, chez les deux groupes, rendant impossible une distinction de leur motivation. Dans une deuxième série d’études nous avons émis l’hypothèse que l’antipsychotique typique, halopéridol (HAL, 0.5 mg/kg/j), et non l’atypique, aripiprazole (ARI, 1 mg/kg/j), un modulateur dopaminergique, induirait une augmentation de la poursuite de récompense conditionnée (RC) et de la locomotion (LOCO) en réponse à l’amphétamine (AMPH). Cependant, nous avons trouvé une augmentation chez le groupe HAL, mais non ARI, de la réponse RC, trois semaines, mais non une semaine post traitement, ainsi qu’une augmentation de la LOCO, chez le groupe HAL, mais non ARI, une semaine mais non trois semaines post traitement. L’incohérence des résultats entre les deux tests (RC et LOCO) rend leur interprétation difficile. Ces études restent à être explorées d’avantage afin de pouvoir en tirer des conclusions plus éclairées quant à l’impact de la vitesse d’administration de la cocaïne et du traitement antipsychotique sur le développement d’une toxicomanie. / Many people take drugs of abuse on a recreational or experimental basis in their lifetime, but few develop an addiction. We explored, in the rat, two factors involved in the transition to addiction: the speed at which the drug reaches the brain, and antipsychotic treatment. In the first study, our objective was to determine if increasing the speed of intra-venous (i.v.) delivery of cocaine (0.5 mg/kg) through i.v. self administration (delivered in 5 seconds in one group versus 90 seconds in the other) would lead to greater consumption with long access to the drug (6 hours/ day versus 1hr/day) and if the motivation to obtain the drug, as measured by a progressive ratio schedule would also be greater at a different speed (10 seconds). We have found that the 5 s group had a greater consumption than the 90 s group, in long access, but also in short access. However, the motivation of the two groups did not differ at the speed of 10 s, nor at their initial speeds. We suggest that this might be due to a form of plasticity of the mesocorticolimbic system, following the extended self-administration access, in both groups, in conjunction with the escalation in consumption, thus making it impossible to distinguish their motivation. In a second study series, we hypothesised that the typical antipsychotic, haloperidol (HAL, 0.5mg/kg/d), but not the atypical, aripiprazole (ARI, 1mg/kg/d), would increase the pursuit of conditioned reward (CR; here sound and tone) and locomotion (LOCO) in response to amphetamine (AMPH). We found an increase in the CR response, in the HAL group, but not the ARI group, three weeks, but not one week, post treatment, as well as an increase in the LOCO, in the HAL group, but not in the ARI group, one week but not three weeks post treatment. The incoherence of the results from the two tests (CR and LOCO) renders their interpretation difficult. These studies remain to be explored more thoroughly so as to obtain more enlightened conclusions as to the influence of speed of administration and antipsychotic treatment on addiction development.

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.

La voie mésocorticolimbique est constitutée d’un ensemble d’éléments nerveux issus de l’aire tegmentaire ventrale mésencéphalique et projettant vers des régions corticales et sous-corticales. Les neurones à dopamine (DA) qui en font partie modulent plusieurs fonctions cognitives dont l’attention, l’apprentissage et la récompense. L’activité nerveuse des cellules à DA augmente lorsque l’organisme anticipe et reçoit une récompense, ainsi qu’au cours de la phase d’apprentissage des comportements d’appétence. Or, si l’activité dopaminergique de la voie mésocorticolimbique est désordonnée, voire aberrante, des stimuli neutres deviennent saillants et prennent une signification erronée. Cette anomalie fonctionnelle du système dopaminergique pourrait être à l’origine des symptômes psychotiques observés dans la schizophrénie. Cette hypothèse est renforcée par le fait que les médicaments antipsychotiques efficaces ont tous une activité antagoniste aux récepteurs à DA de type 2 (D2); les antipsychotiques dits classiques (i.e. halopéridole) possèdent une forte affinité pour les récepteurs D2 tandis que les antipsychotiques dits atypiques (i.e. clozapine) présentent une plus forte affinité pour les récepteurs à sérotonine de type 2a (5-HT2a) que pour les récepteurs D2. Les antipsychotiques atypiques semblent plus efficaces contre les symptômes négatifs (i.e. anhédonie) de la schizophrénie et induisent moins d’effets moteurs extrapyramidaux et de dysphorie que les antipsychotiques classiques. Il a été proposé que l’efficacité des antipsychotiques atypiques soit expliqué par leur double action antagoniste aux récepteurs 5-HT2a et D2. Afin de mieux comprendre les mécanismes de ces médicaments, nous avons étudié leurs effets sur la récompense en utilisant le modèle d’autostimulation intracérébrale (ASI) chez le rongeur. Le but de la première étude était d’évaluer l’effet d’un antagoniste sélectif des récepteurs 5-HT2a, le M100907, sur la récompense et sur l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. L’hypothèse était que l’atténuation de la récompense induite par l’ajout du M100907 à l’halopéridole serait similaire à celle induite par la clozapine. Dans une seconde étude, l’effet sur la récompense d’un agoniste partiel aux récepteurs D2, l’OSU-6162, a été caractérisé sous deux conditions : i) en condition de base et ii) lorsque la neurotransmission dopaminergique est altérée par l’administration systémique de quinpirole, un agoniste des récepteurs D2/D3. Les hypothèses étaient que l’OSU-6162 i) atténuerait la récompense induite par la stimulation et ii) empêcherait l’atténuation et la facilitation de la récompense induites par le quinpirole. Les données obtenues montrent que le M100907 n’altère pas la récompense par lui-même mais réduit l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. La co-administration du M100907 et de l’halopéridole induit une atténuation de la récompense d’amplitude similaire à celle induite par la clozapine, ce qui suggère que l’activité antagoniste aux récepteurs 5-HT2a de la clozapine contribue à son efficacité. Les données de la seconde étude montrent que l’OSU-6162 atténue la récompense, de manière dose-dépendante, ainsi que la facilitation, mais pas l’atténuation de la récompense induite par le quinpirole. Cette dernière observation suggère que l’OSU-6162 agit comme un antagoniste fonctionnel aux récepteurs D2 post-synaptiques. Un ensemble de données suggèrent que le comportement d’ASI constitue un modèle valide permettant d’évaluer l’efficacité antipsychotique potentielle de nouvelles molécules. Le comportement d’ASI est atténué par les antipsychotiques cliniquement efficaces mais est peu ou pas modifié par des molécules dépourvues d’activité antipsychotique. Les données obtenues dans cette thèse permettent de supposer que l’OSU-6162 possède une activité antipsychotique de nature atypique, et cela sans altérer la neurotransmission sérotoninergique. / The mesocorticolimbic pathway is composed of neural elements that originate in the mesencephalic ventral tegmental area and project to cortical and sub-cortical areas. Dopamine (DA) neurons that constitute a major portion of this pathway play a role in several cognitive functions such as the attention, learning and reward. DA cell activity increases when the organism anticipates and receives a reward, as well as during the learning phase of appetitive behaviors. When dopaminergic impulse flow becomes aberrant, stimuli that should be considered as neurtral become salient and acquire an improper signification. This functional abnormality of the dopaminergic system underlies psychotic symptoms that are observed in schizophrenia. This hypothesis is reinforced by the fact that clinically effective antipsychotic drugs all display antagonism at the D2 sub-type of DA receptors. Classical antipsychotic drugs (i.e. haloperidol) possess a high affinity for D2 receptors while atypical antipsychotic drugs (i.e. clozapine) possess a higher affinity for type 2a (5-HT2a) serotonin receptors than for D2 receptors. Atypical antipsychotics seem more effective against negative symptoms (i.e. anhedonia) of schizophrenia and induce less extrapyramidal side effects and dysphoria than classical antipsychotics. It has been proposed that this efficacy of atypical antipsychotics is explained by their antagonistic action at both, the 5-HT2a and the D2 receptors. To better understand the mechanisms of actions of these drugs, we studied their effects on reward using the intracranial self-stimulation (ICSS) model in rodents. The aim of a first study was to evaluate the effect of a selective 5-HT2a receptor antagonist, M100907, on the reward, and on the reward attenuation induced by haloperidol. The hypothesis was that the reward attenuation induced by the addition of M100907 to haloperidol is similar to the reward attenuation induced by clozapine alone. In a second study, the effect on reward of a D2 receptor partial agonist, OSU-6162, was characterized under two conditions: i) a basal condition and ii) under a state of abnormal dopaminergic neurotransmission elicited by systemic administration of quinpirole, a D2/D3 agonist. The hypotheses were that OSU-6162 i) should attenuate stimulation-induced reward and ii) prevent quinpirole-induced reward attenuation and reward facilitation. Results showed that M100907, when give alone, did not alter reward; however when administered with haloperidol reduced the reward attenuation. Co-administration of M100907 and haloperidol induced a reward attenuation of a similar amplitude to that of clozapine, suggesting that 5-HT2a antagonism activity of this latter drug contributes to its effects on reward. Results from the second study showed that OSU-6162 dose-orderly attenuates reward and quinpirole-induced reward facilitation; however it did not reduce quinpirole-induced reward attenuation. This last observation suggests that OSU-6162 acts like a functional antagonist at post-synaptic D2 receptors. A large body of data suggests that the ICSS behavior constitutes a valid model to evaluate the antipsychotic potential of new compounds. ICSS behavior is attenuated by clinically effective antipsychotics is weakly, or not at all, altered by compounds without antipsychotic activity. Results obtained in this thesis allow us to predict that OSU-6162 possesses an antipsychotic activity that would be similar to that of atypical, without altering the serotonergic neurotransmission.

Beaucoup de personnes consomment des drogues d’abus de façon récréative ou expérimentale dans leur vie, mais peu d’entre elles développent une toxicomanie. Nous avons exploré, chez le rat, deux facteurs impliqués dans la transition vers la toxicomanie, soit la vitesse à laquelle la drogue parvient au cerveau et le fait d’être sous traitement antipsychotique. Dans une première étude, notre objectif était de déterminer si augmenter la vitesse de livraison de la cocaïne (0.5 mg/kg) par auto-administration intraveineuse (i.v.; livrée en 5 secondes dans un groupe versus 90 secondes dans l’autre) mènerait à une plus grande consommation de celle-ci lors d’un accès prolongé (6 h/j versus 1 h/j), et à une plus grande motivation à obtenir la drogue telle que mesurée sous un ratio de renforcement progressif à une vitesse différente (10 secondes). Nous avons trouvé que le groupe 5 s consommait plus de cocaïne que le groupe 90 s en accès prolongé, mais aussi en accès limité. Cependant, la motivation des deux groupes était la même à la vitesse de 10 s, ainsi qu’à leurs vitesses initiales. Nous pensons que ceci peut être dû à une forme de plasticité du système méso-cortico-limbique survenue suite à l’auto-administration en accès prolongé en conjonction avec l’augmentation de consommation, chez les deux groupes, rendant impossible une distinction de leur motivation. Dans une deuxième série d’études nous avons émis l’hypothèse que l’antipsychotique typique, halopéridol (HAL, 0.5 mg/kg/j), et non l’atypique, aripiprazole (ARI, 1 mg/kg/j), un modulateur dopaminergique, induirait une augmentation de la poursuite de récompense conditionnée (RC) et de la locomotion (LOCO) en réponse à l’amphétamine (AMPH). Cependant, nous avons trouvé une augmentation chez le groupe HAL, mais non ARI, de la réponse RC, trois semaines, mais non une semaine post traitement, ainsi qu’une augmentation de la LOCO, chez le groupe HAL, mais non ARI, une semaine mais non trois semaines post traitement. L’incohérence des résultats entre les deux tests (RC et LOCO) rend leur interprétation difficile. Ces études restent à être explorées d’avantage afin de pouvoir en tirer des conclusions plus éclairées quant à l’impact de la vitesse d’administration de la cocaïne et du traitement antipsychotique sur le développement d’une toxicomanie. / Many people take drugs of abuse on a recreational or experimental basis in their lifetime, but few develop an addiction. We explored, in the rat, two factors involved in the transition to addiction: the speed at which the drug reaches the brain, and antipsychotic treatment. In the first study, our objective was to determine if increasing the speed of intra-venous (i.v.) delivery of cocaine (0.5 mg/kg) through i.v. self administration (delivered in 5 seconds in one group versus 90 seconds in the other) would lead to greater consumption with long access to the drug (6 hours/ day versus 1hr/day) and if the motivation to obtain the drug, as measured by a progressive ratio schedule would also be greater at a different speed (10 seconds). We have found that the 5 s group had a greater consumption than the 90 s group, in long access, but also in short access. However, the motivation of the two groups did not differ at the speed of 10 s, nor at their initial speeds. We suggest that this might be due to a form of plasticity of the mesocorticolimbic system, following the extended self-administration access, in both groups, in conjunction with the escalation in consumption, thus making it impossible to distinguish their motivation. In a second study series, we hypothesised that the typical antipsychotic, haloperidol (HAL, 0.5mg/kg/d), but not the atypical, aripiprazole (ARI, 1mg/kg/d), would increase the pursuit of conditioned reward (CR; here sound and tone) and locomotion (LOCO) in response to amphetamine (AMPH). We found an increase in the CR response, in the HAL group, but not the ARI group, three weeks, but not one week, post treatment, as well as an increase in the LOCO, in the HAL group, but not in the ARI group, one week but not three weeks post treatment. The incoherence of the results from the two tests (CR and LOCO) renders their interpretation difficult. These studies remain to be explored more thoroughly so as to obtain more enlightened conclusions as to the influence of speed of administration and antipsychotic treatment on addiction development.

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.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Treatment with neuroleptic drugs has been associated to side effects like tardive diskynesia and hepatic damage. In spite of the several reports of hepatotoxicity after neuroleptic administration, few data are available in the literature about these effects and the precise mechanisms by which neuroleptics induce hepatotoxicity remain unclear. In the same way, there are few studies about the effects of neuroleptics on kidney. In this way, the first aim of the present work was to assess the effects of chronic exposure to fluphenazine in liver and kidney of rats, as well as the protective effect of diphenyl diselenide on the fluphenazine-induced damage (article 1). Long-term treatment with fluphenazine caused an increase in lipid peroxidation levels in liver and kidney homogenates, a decrease in hepatic SOD activity, and an increase in hepatic CAT activity. Diphenyl diselenide was able to protect liver and kidney from lipid peroxidation, ameliorate SOD activity in liver, and prevent the increase in hepatic CAT activity. Diphenyl diselenide treatment did not affect δ-ALA-D activity, but fluphenazine and/or in combination with diphenyl diselenide showed an inhibitory effect on δ-ALA-D activity in liver and kidney. The second objective of this study was to determine whether the treatment with haloperidol (HP), valerian or both in association impairs liver or kidney functions (article 2). Valerian did not affect oxidative stress parameters in the liver or kidney of rats. HP only increased glutathione (GSH) depletion in liver, but not in kidney. However, when HP was associated with valerian, an increase in lipid peroxidation levels and reactive species production was observed in the hepatic tissue. HP and valerian when administered independently did not affect the activity of hepatic and renal δ-ALA-D, however, these drugs administered concomitantly provoked an inhibition of hepatic δ-ALA-D activity. Serum aspartate aminotransferase (AST) activity was not altered by any treatment. However, serum alanine aminotransferase (ALT) activity was higher in the HP group and HP plus valerian group. Taken together, these results indicate the relationship between the treatment with flufenazine and the oxidative stress, and also point to the protective role of diphenyl diselenide on the oxidative damage induced by fluphenazine in liver. Our data also suggest adverse interactions between haloperidol and valerian treatments causing hepatic damage related to oxidative stress. / O tratamento com drogas neurolépticas tem sido associado a efeitos colaterais como a discinesia tardia (DT) e o dano hepático. Apesar dos inúmeros casos de hepatotoxicidade após a administração de neurolépticos, são escassos os dados na literatura a respeito desses efeitos e o mecanismo exato pelo qual neurolépticos induzem hepatotoxicidade permanece incerto. Da mesma forma, existem poucos estudos relatando os efeitos dos neurolépticos sobre o rim. Dessa forma, o primeiro objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da exposição crônica à flufenazina em fígado e rim de ratos bem como o efeito protetor do disseleneto de difenila sobre o dano induzido por flufenazina (artigo 1). O tratamento prolongado com flufenazina causou um aumento na peroxidação lipídica no fígado e no rim, uma diminuição na atividade da SOD hepática, e um aumento na atividade da CAT hepática. O disseleneto de difenila foi capaz de proteger o fígado e o rim da peroxidação lipídica, melhorou a atividade da SOD no fígado, e preveniu o aumento na atividade da CAT no fígado. O tratamento com disseleneto de difenila não afetou a atividade da δ-ALA-D, mas a flufenazina e/ou em combinação com disseleneto de difenila demonstrou ter efeito inibitório sobre a atividade da δ-ALA-D no fígado e no rim. O segundo objetivo deste estudo foi determinar se o tratamento com haloperidol (HP), valeriana ou a associação de ambas as drogas pode alterar as funções hepáticas e renais (artigo 2). A valeriana não afetou nenhum parâmetro de estresse oxidativo no fígado e no rim dos ratos. O HP apenas aumentou a depleção de glutationa (GSH) no fígado, mas não no rim. Entretanto, quando o HP foi associado com a valeriana, um aumento na peroxidação lipídica e produção de espécies reativas foram observados no tecido hepático. HP e valeriana quando administrados independentemente não afetaram a atividade da δ-ALA-D hepática e renal, contudo, quando estas drogas foram administradas concomitantemente provocaram uma inibição da atividade da δ-ALA-D hepática. A atividade da aspartato aminotransferase (AST) do soro não foi alterada por nenhum dos tratamentos. No entanto, a atividade da alanina aminotransferase (ALT) do soro estava aumentada nos grupos tratados com HP e HP mais flufenazina. Juntos estes resultados indicam uma relação entre o tratamento com flufenazina e o estresse oxidativo, e também apontam para o papel protetor do disseleneto de difenila no dano oxidativo induzido por flufenazina no fígado. Nossos dados também sugerem interações adversas no tratamento com haloperidol e valeriana, ocasionando dano hepático associado ao estresse oxidativo.

Tardive dyskinesia (TD), marked by abnormal involuntary movements and frequently expressed as perioral activity, represents an adverse outcome of prolonged antipsychotic therapy, occurring in approximately 5 % of patients per treatment year. Although neuronal mechanisms underlying TD are largely unknown, more recent experimental studies in animal models of TD are providing insight into the neuronal mechanisms associated with TD and implicating newer treatment approaches. It is now evident that a predominance in the ratio of dopamine (DA) D1:D2 receptor (R) activation accounts for induction of perioral movements in rodent models of TD, in nonhuman primate models of TD, and in humans with TD. Experimentally, TD is produced in animal models of TD, in a manner analogous to that by which TD is produced in humans - by continuous and prolonged administration of a DA D2R antagonist (i.e., an antipsychotic drug). More recently, in a rodent model of TD, it has been shown that a lesion of dopaminergic - mainly nigroneostriatal - neurons reduces the time latency for occurrence of TD, also increases the severity of perioral activity, and results in permanence of TD after complete removal of D2R antagonist treatment. The induction of perioral activity is related to DAR supersensitivity but unrelated to numbers of D2R and D2R in the neostriatum, a brain region associated with perioral activity. More apropos, serotoninergic systems are now recognized as having a greater role in effecting perioral activity, and it appears that 5-HT2C receptor antagonists are most effective in abating perioral activity in a rodent model of TD. These processes and mechanisms, topics addressed in this chapter, highlight a newer understanding of mechanisms underlying TD and provide insight into new approaches towards treatment of TD in humans.

There has been an awareness of nerve poisons from ancient times. At the dawn of the twentieth century, the actions and mechanisms of these poisons were uncovered by modern physiological and biochemical experimentation. However, the era of selective neurotoxins began with the pioneering studies of R. Levi-Montalcini through her studies of the neurotrophin "nerve growth factor" (NGF), a protein promoting growth and development of sensory and sympathetic noradrenergic nerves. An antibody to NGF, namely, anti-NGF - developed in the 1950s in a collaboration with S. Cohen - was shown to produce an "immunosympathectomy" and virtual lifelong sympathetic denervation. These Nobel Laureates thus developed and characterized the first identifiable selective neurotoxin. Other selective neurotoxins were soon discovered, and the compendium of selective neurotoxins continues to grow, so that today there are numerous selective neurotoxins, with the potential to destroy or produce dysfunction of a variety of phenotypic nerves. Selective neurotoxins are of value because of their ability to selectively destroy or disable a common group of nerves possessing (1) a particular neural transporter, (2) a unique set of enzymes or vesicular transporter, (3) a specific type of receptor or (4) membranous protein, or (5) other uniqueness. The era of selective neurotoxins has developed to such an extent that the very definition of a "selective" neurotoxin has warped. For example, (1) N-methyl-D- aspartate receptor (NMDA-R) antagonists, considered to be neuroprotectants by virtue of their prevention of excitotoxicity from glutamate receptor agonists, actually lead to the demise of populations of neurons with NMDA receptors, when administered during ontogenetic development. The mere lack of natural excitation of this nerve population, consequent to NMDA-R block, sends a message that these nerves are redundant - and an apoptotic cascade is set in motion to eliminate these nerves. (2) The rodenticide rotenone, a global cytotoxin that acts mainly to inhibit complex I in the respiratory transport chain, is now used in low dose over a period of weeks to months to produce relatively selective destruction of substantia nigra dopaminergic nerves and promote alpha-synuclein deposition in brain to thus model Parkinson's disease. Similarly, (3) glial toxins, affecting oligodendrocytes or other satellite cells, can lead to the damage or dysfunction of identifiable groups of neurons. Consequently, these toxins might also be considered as "selective neurotoxins," despite the fact that the targeted cell is nonneuronal. Likewise, (4) the dopamine D2-receptor agonist quinpirole, administered daily for a week or more, leads to development of D2-receptor supersensitivity - exaggerated responses to the D2-receptor agonist, an effect persisting lifelong. Thus, neuroprotectants can become "selective" neurotoxins; nonspecific cytotoxins can become classified as "selective" neurotoxins; and receptor agonists, under defined dosing conditions, can supersensitize and thus be classified as "selective" neurotoxins. More examples will be uncovered as the area of selective neurotoxins expands. The description and characterization of selective neurotoxins, with unmasking of their mechanisms of action, have led to a level of understanding of neuronal activity and reactivity that could not be understood by conventional physiological observations. This chapter will be useful as an introduction to the scope of the field of selective neurotoxins and provide insight for in-depth analysis in later chapters with full descriptions of selective neurotoxins.