Le rôle de la sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT) dans la maladie de Parkinson (MP), et dans des complications motrices induites par son traitement pharmacologique appelées dyskinésies induites par la lévodopa (DIL)s n'est pas bien compris. Cette thèse traite principalement de l'implication des récepteurs 5-HT dans la MP et les DILs chez l'homme et chez le singe MPTP, le meilleur modèle animal de la MP, afin de développer de meilleurs traitements pharmacologiques. Ces recherches peuvent être divisées en quatre parties: 1) Evaluation du récepteur 5-HT₂A par autoradiographie avec la [³H] kétansérine chez des singes contrôles, chez des singes lésés avec le MPTP, chez des singes dyskinétiques traités avec la lévodopa et chez des singes nondyskinétiques traités avec la Lévodopa + cabergoline, un agoniste de récepteur D₂ de longue durée d'action, ou avec CI- 1041, un antagoniste glutamatergique des sous-unité NR₁A/₂B de l'acide N-méthyle-Daspartate (NMDA). 2) Évaluation du récepteur 5-HT₁A par autoradiographie avec le radioligand [³H] 8-OH-DPAT chez des singes lésés avec le MPTP, chez des singes dyskinétiques traités avec la lévodopa et chez des singes faiblement dyskinétiques traités avec la Lévodopa + Ro 61-8048, un inhibiteur de la kynurénine hydroxylase. 3) Évaluation des récepteurs 5-HT₁B par autoradiographie avec le radioligand [³H] GR 125743 chez les mêmes groupes d'animaux que ceux utilisés dans la partie 2. 4) Évaluation des axones 5- HT et de leurs varicosités visualisées par immunohistochimie avec un anticorps dirigé contre le transporteur de 5-HT (SERT) dans le noyau sous-thalamique (NST) chez des patients parkinsoniens et leurs contrôles afin de caractériser l'altération de la distribution régionale de l'innervation 5-HT de cette composante clé des ganglions de la base chez les patients parkinsoniens. Nos résultats ont démontré que le traitement à la Lévodopa augmente la liaison spécifique du récepteur 5-HT₂A dans le noyau caudé et le gyrus antérieur du cortex cingulaire (AcgG), la liaison spécifique du récepteur 5-HT₁A dans le cortex et l'hippocampe et la liaison spécifique du récepteurs 5-HT₁B dans la substance noire pars reticulata, le noyau caudé, le putamen antérieur et le globus pallidus tandis que cette augmentation n'est pas présente chez des singes nondyskinétiques traités à la lévodopa et à la cabergoline ou avec CI-1041 ou avec Ro 61-8048. Une diminution de la liaison spécifique du récepteur 5-HT₁A dans le cortex frontal et une augmentation la liaison spécifique du récepteur 5-HT₁B dans la substance noire pars reticulata chez des singes 11 MPTP ont été observées par rapport aux contrôles. Par ailleurs, une diminution du nombre de varicosités SERT + a été observée dans le NST chez les patients parkinsoniens par rapport aux contrôles et dans le NST chez le patient dyskinétique par rapport à un patient nondyskinétique. Dans l'ensemble, ces résultats fournissent la première description détaillée de l'altération du système sérotoninergique associée à la MP et à la prévention des DILs chez les primates humains et non-humains, en soutenant fortement son implication dans la MP et les DILs.

Des études cliniques concluent que les oestrogènes induisent des effets modulateurs dans le cerveau et des études expérimentales faites par notre laboratoire démontrent que le 17β-oestradiol a des effets bénéfiques dans des modèles animaux du Parkinson. La recherche est en cours pour trouver des nouveaux composés oestrogéniques comme agents neuroprotecteurs au cerveau pour prévenir ou combattre la maladie de Parkinson. Une perte de la dopamine (DA) striatale observée suite a une lésion avec la neurotoxine l-méthyl-4-phényl-l, 2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) chez la souris, le 17β-oestradiol prévient cette perte et cet effet neuroprotecteur peut impliquer les récepteurs oestrogéniques alpha et beta (ERα et ERβ). Les mécanismes impliqués devraient être davantage étudiés et font l'objet de cette thèse. Les résultats de cette recherche montrent que l'absence des ERs induit des changements dans les niveaux des stéroïdes sanguins, des transporteurs dopaminergiques et par conséquence la susceptibilité des neurones au MPTP. La réponse au traitement avec le 17β-oestradiol, montre une spécificité dans diverses régions du cerveau. Les souris invalidées pour le ERα (ERKOα) avaient des niveaux élevés d'androgènes et le MPTP cause une diminution de la tyrosine hydroxylase chez les deux groupes ERKOs, les souris ERKOα sont plus sensibles au MPTP que les souris invalidées pour le ERβ (ERKOβ) comparativement aux souris sauvages. Donc, un rôle important des ERα et plus modéré des ERβ est observé au cerveau des souris mâles suite à une lésion au MPTP. Ceci se manifeste sur les concentrations de la DA et aussi sur les transporteurs (DAT et VMAT2) comme marqueurs de l'intégrité des terminaisons dopaminergiques nigro-striatales pré-synaptiques. De plus, les ERs induisent des effets neuroprotecteurs dans le cortex, le striatum et l'hippocampe en modulant les niveaux des récepteurs glutamatergiques NMDA NR1/NR2B et les récepteurs dopaminergiques DI et D2. Par conséquent, une répercussion se manifeste au niveau post-synaptique dans les voies de signalisation PDK/Akt et MAPK/ERK où seulement les souris ERKOβ avaient une augmentation de la signalisation Akt/GSK3β, ERK1/ERK2 avec la lésion au MPTP. Ces résultats démontrent que ces deux récepteurs oestrogéniques sont impliqués dans l'effet neuroprotecteur des oestrogènes.

La maladie de Parkinson (MP) est le trouble neurodégénératif de la fonction motrice le plus fréquent qui est susceptible d'augmenter en raison du vieillissement de la population. Il n'existe pas de remède pour cette maladie et aucun médicament modifiant la progression de la maladie n’est disponible. Une incidence plus élevée de la MP est observée chez les hommes suggérant un possible effet neuroprotecteur des stéroïdes sexuels féminins. Dans des modèles animaux de la MP, des effets protecteurs bénéfiques des estrogènes et de la progestérone, ont été rapportés tandis que les stéroïdes gonadiques androgènes ont montré peu ou pas d’activité neuroprotectrice. Nous avons donc exploré l'activité neuroprotectrice des médicaments agissant sur la synthèse des stéroïdes. Le dutasteride et le finasteride sont des inhibiteurs de l'enzyme 5α-réductase utilisés chez l'homme pour traiter divers troubles endocriniens. Dans le modèle murin de la MP lésé au 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP), nous avons démontré que le dutasteride, mais pas le finasteride, présente une activité de neuroprotection de marqueurs associés à la neurotransmission de la dopamine (DA) du cerveau. Les mécanismes d'action des effets neuroprotecteurs de dutasteride ont été étudiés chez les souris intactes et lésées au MPTP. L'analyse du comportement moteur de ces souris a montré que les traitements avec le MPTP et MPTP + dutasteride n'ont pas affecté la fonction motrice comme prévu à l'aide d'une faible dose de MPTP induisant une lésion modérée modélisant les stades précoces de la maladie. Nos résultats suggèrent que le dutasteride présente des effets neuroprotecteurs sur les neurones dopaminergiques et des propriétés anti-inflammatoires au niveau du cerveau. Ces résultats proposent le dutasteride comme médicament thérapeutique prometteur pour la neuroprotection dans un contexte de MP durant les premiers stades de la maladie. Nous avons précédemment rapporté une neuroprotection par la progestérone de la DA striatale chez des souris MPTP lorsqu'elle est administrée avant la toxine ou 1 heure après. Les résultats présentés ici suggèrent que la progestérone peut favoriser la récupération des neurones dopaminergiques lorsqu'elle est administrée à un stade précoce (24h) mais pas à un stade tardif (5 jours) après la lésion chez les souris mâles via notamment l’atténuation de la neuroinflammation et l’induction du BDNF. Ces données mettent en évidence la nécessité de développer des thérapies modifiant la maladie mais aussi de fournir des traitements personnalisés selon le sexe. Ainsi, les options de traitement spécifiques à chaque sexe peuvent être imaginées telles que l'utilisation du dutasteride chez les hommes et des thérapies à base de médicaments comme la progestérone pour les deux sexes. Cependant, des études supplémentaires sont nécessaires pour optimiser ces thérapies afin d’obtenir des traitements sûrs personnalisés selon le sexe et qui permettrait de retarder, prévenir ou traiter la maladie. / Parkinson’s disease (PD) is the most common neurodegenerative movement disorder and is likely to increase due to the aging population. There is no cure for PD and no disease-modifying drug available. A higher incidence of this disease is observed in men suggesting a possible neuroprotective effect of female sex steroids. In animal models of PD, beneficial protective effects of estrogen and progesterone have been reported while the androgenic gonadal steroids showed little or no neuroprotective activity. We explored the neuroprotective activity of drugs acting on the synthesis of steroids. Dutasteride and finasteride are inhibitors of 5α-reductase enzyme used in humans to treat various endocrine disorders. In the mouse model of PD injured with 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), we found that dutasteride but not finasteride exhibits neuroprotective activity on dopamine (DA) neurotransmission of the brain. The mechanisms implicated in the neuroprotective effects of dutasteride have been further studied in intact and MPTP-lesioned mice. The analysis of motor behavior of these mice showed that treatment with MPTP, MPTP + dutasteride did not affect the motor behavior as expected with a low dose of MPTP to induce moderate injury modeling early stages of the disease. Our results suggest that dutasteride has neuroprotective effects on dopaminergic neurons and anti-inflammatory properties in the brain. These results suggest dutasteride as promising therapeutic drug for PD neuroprotection in the early stages of the disease. We have previously reported neuroprotection by progesterone on striatal DA in MPTP mice when administered before or 1 hour after the toxin. The results presented here suggest that progesterone can promote recovery of dopaminergic neurons when administered at an early stage (24h) but not at a late stage (5 days) after injury in male mice including through mitigation of neuroinflammation. These data highlight the need to develop disease-modifying therapies but also to provide personalized treatments by gender. Thus, the specific treatment options for each sex can be imagined such as the use of dutasteride in men and progesterone-based therapies for both sexes. However, additional studies are needed to optimize these therapies to get safer personalized treatments that would delay, prevent or treat PD.

La maladie de Parkinson (MP) atteint principalement les fonctions motrices, mais est également associée à plusieurs symptômes non-moteurs, incluant des altérations cognitives. Celles-ci sont associées à de nombreuses conséquences sur le fonctionnement et la qualité de vie des patients et de leur entourage. Il est donc pertinent d'identifier des facteurs qui pourraient moduler ces conséquences, de même que de comprendre leur patron de fonctionnement. Par leurs effets sur la neurotransmission dopaminergique, les antiparkinsoniens actuellement prescrits à une vaste majorité de patients MP pourraient affecter leur cognition et, par conséquent, leur fonctionnement quotidien. Considérant ce rationnel, plusieurs chercheurs se sont intéressés à étudier l'association entre ces médications et la cognition dans la MP, mais les études en découlant n'ont jamais été recensées de manière systématique. Ce mémoire étudie les effets des antiparkinsoniens actuellement prescrits en clinique sur le fonctionnement cognitif chez des patients MP en stades léger à modéré présentant ou non des atteintes cognitives légères et ce, via une recension systématique de la littérature de nature quantitative. Le Chapitre 1 établi l'état actuel des connaissances scientifiques entourant la problématique étudiée. Le Chapitre 2 présente les résultats de la recension systématique quantitative qui a été réalisée au cours de ce projet. Globalement, chaque molécule étudiée a présenté un patron distinct d'effets sur les différents domaines cognitifs, avec certaines produisant principalement des effets délétères (pramipexole, sélégiline), et d'autres apportant surtout des bénéfices ou aucun changement (levodopa, rasagiline). Enfin, le Chapitre 3 explore différentes interprétations et réflexions en lien avec les résultats. Il contient également des pistes de recherches futures, certaines implications cliniques des résultats obtenus, de même qu'une critique de l'état de la littérature sur la problématique étudiée et du présent mémoire doctoral.

Ce travail explore certains mécanismes moléculaires impliqués dans la genèse des dyskinésies induites par la dopa thérapie. Nos travaux ont été effectués sur des échantillons de cerveaux de singes parkinsoniens ayant développé des complications motrices suite au traitement à la Lévodopa. Nos résultats montrent l'absence de corrélation entre les niveaux striataux de l'ARNm de la préprotachykinine et la survenue des dyskinésies et l'existence d'un lien de causalité entre l'augmentation des niveaux striataux des ARNm de la préproenképhaline et de la préprodynorphine ainsi que l'augmentation de la densité des récepteurs GABA-A au niveau des noyaux gris centraux et la physiopathologie de ces dyskinésies. Les traitements adjuvants avec le Ro 61-8048 , l'acide docosahéxaénoïque et le CI-I041 en association avec la Lévodopa, permettent de corriger certains paramètres biochimiques impliqués , dans la genèse de ces complications motrices et de prévenir ces dyskinésies sur le plan comportemental contrairement au Naltrexone qui les a exacerbées.

La maladie de Parkinson est caractérisée par la dégénérescence des neurones dopaminergiques situés dans la substance noire pars compacta au sein des noyaux gris centraux du système nerveux central. Cela se traduit par un malfonctionnement moteur dont les trois principaux signes idiopathiques sont : les troubles de la posture, la bradykinésie et le tremblement. Cette perte importante de motricité est directement reliée au débalancement des voies directe et indirecte en charge de la modulation et de la régulation des noyaux grix centraux. L'absence de dopamine empêche donc le contrôle adéquat des afférences GABAergiques, ce qui se traduit par une surinhibition au niveau du thalamus et par le fait même, d'une atteinte importante du comportement moteur. Le traitement classique demeure encore la L-Dopa qui permet le soulagement des patients et leur permet de se mouvoir un peu plus normalement. Par contre, ce traitement entraîne des effets secondaires, à moyen et long terme, très importants dont : l'akinésie de fin de dose (wearing-off), l'effet transitoire de la L-Dopa (effet on-off) et les dyskinésies. Ces dernières surviennent après la prise de la L-Dopa et se manifestent sous forme de mouvements anormaux et involontaires. Nous avons utilisé comme modèle animal le singe cynomolgus (Macaca fascicularis). L'induction du syndrome parkinsonien stable chez ce modèle requiert l'installation d'une pompe Alzet, sous cutanée, contenant une toxine dérivée de lopéridine, le l-méthyl-4- phényl-l,2,3,6-tetrahydropyridine. Nous avons étudié l'impact de l'administration de la L-Dopa dans la genèse des dyskinésies en comparaison avec l'effet de la cabergoline, un agoniste D2 à longue durée d'action. Le but étant de voir s'il était possible de prévenir les dyskinésies en interagissant sur les récepteurs D2 pré- et postsynaptiques. Nos résultats ont démontré que la stimulation en continue des récepteurs dopaminergiques permettait, significativement, la prévention de l'apparition des dyskinésies induites par la dopathérapie en agissant sur les récepteurs D2 postsynaptiques, mais peut-être aussi en inhibant les afférences glutamatergiques corticostriatale via les autorécepteurs D2 situé en présynaptique. Nous avons également étudié l'effet de composés hormonaux tel que le 17p-estradiol, le raloxifène et la déhydroépiandrostérone. Nos résultats ont démontré que chacun d'entre eux était en mesure d'améliorer, significativement, l'état parkinsonien seul ou combiné à une dose seuil de L-Dopa, voire même de prolonger l'effet de la dopathérapie. Une implication des systèmes GABAergiques est postulée dans ces effets, dans le cas du DHEA, car c'est un modulateur négatif des récepteurs GABAA présents dans les noyaux gris centraux.