La sécrétion d'aldostérone par la glande surrénale est principalement contrôlée par le système rénine-angiotensine circulant (SRA) et la kaliémie. La synthèse de l'aldostérone est également influencée par les facteurs paracrines intra-surrénaliens, y compris les neuropeptides. En particulier, les tachykinines, comme la substance P (SP), peuvent être libérées par les terminaisons nerveuses dans le cortex surrénalien. Le rôle de la SP dans la régulation de la fonction surrénalienne a été évalué chez l'animal mais rarement étudié chez l'homme. Le but de la présente étude est d'explorer le rôle de la SP dans le contrôle de la synthèse des minéralocorticoïdes dans la glande surrénale humaine. Des expériences in vitro conduites dans des échantillons surrénaliens normaux révèlent l'expression de SP codée par TAC1 qui est détecté par immunohistochimie dans des fibres nerveuses non-adrénergiques non-cholinergiques dans la zone glomérulée. Les fibres SP-positives établissent des contacts étroits avec des cellules productrices d'aldostérone qui expriment le récepteur NK1 (NK1R), récepteur de la SP. La SP stimule la production d'aldostérone à partir de cellules corticosurrénales cultivées, un effet qui est inhibé par l'aprépitant, antagoniste NK1R. L'action de la SP est relayée par la voie ERK et implique une régulation à la hausse de plusieurs gènes codant pour des enzymes de la stéroïdogénèse. Le rôle physiologique de la SP dans la régulation de la sécrétion d'aldostérone a été évalué à l'aide d'un essai clinique prospectif, contrôlé par placebo, de l'impact de l'aprépitant sur les concentrations plasmatiques et urinaires d'aldostérone chez des volontaires sains. L'aprépitant a réduit la production quotidienne d'aldostérone et la concentration plasmatique d'aldostérone (CPA) dans le décubitus, mais n'a pas modifié les CPA en position debout. Ces données montrent que la SP exerce un tonus stimulant sur la production d'aldostérone chez l'homme. / Aldosterone secretion by the adrenal gland is principally under control of the circulating renin-angiotensin system (RAS) and kalemia. Aldosterone synthesis is also influenced by intra-adrenal paracrine factors including neuropeptides. Especially, tachykinins, like substance P (SP), can be released by nerve endings in the adrenal cortex. The role of SP in the regulation of the adrenal function has been evaluated in animals but only scarcely investigated in humans. The aim of the present study is to explore the role of SP in the control of mineralocorticoid synthesis in the human adrenal gland. In vitro experiments conducted in normal adrenal samples reveal expression of the TAC1 encoding SP which is detected by immunohistochemistry in non adrenergic non cholinergic nerve fibres in the zona glomerulosa. SP-positive fibres establish close contacts with aldosterone-producing cells which express the SP receptor, i.e. the NK1 receptor (NK1R). SP stimulates aldosterone production from cultured adrenocortical cells, an effect which is inhibited by the NK1R antagonist aprepitant. The action of SP is mediated by the ERK pathway and involves upregulation of several genes encoding steroidogenic enzymes. The physiological role of SP in the regulation of aldosterone secretion was further assessed through a prospective clinical placebo-controlled trial investigating the impact of aprepitant on plasma and urine aldosterone levels in healthy volunteers. Aprepitant reduced daily aldosterone production and plasma aldosterone concentration (PAC) in recumbency but did not modify PAC in upright position. These data show that SP exerts a stimulatory tone on aldosterone production in man.

Nous avons étudié les relations anatomiques entre les systèmes de neurotransmission à substance P (SP) et à sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT) dans le noyau du raphé dorsal (NRD) du rongeur, afin de mieux comprendre les interactions entre ces systèmes durant la régulation de l’humeur. Le NRD reçoit une innervation SP provenant de l’habenula, et le blocage pharmacologique des récepteurs neurokinine-1 (rNK1) de la SP aurait des effets antidépresseurs. Chez le rongeur, le traitement par les antagonistes des rNK1 s’accompagne d’une désensibilisation des autorécepteurs 5-HT1A de la 5-HT et d’une hausse de l’activité des neurones 5-HT dans le NRD, suggérant des interactions locales entre ces deux systèmes. Dans un premier temps, nous avons démontré par doubles marquages immunocytochimiques en microscopies optique, confocale et électronique, la présence du rNK1 dans une sous-population de neurones 5-HT du NRD caudal. Lors de l’analyse en microscopie électronique, nous avons pu constater que les rNK1 étaient principalement cytoplasmiques dans les neurones 5-HT et membranaires sur les neurones non 5-HT du noyau. Grâce à d’autres doubles marquages, nous avons aussi pu identifier les neurones non-5-HT porteurs de rNK1 comme étant GABAergiques. Nous avons ensuite combiné l’immunomarquage de la SP avec celui du rNK1, dans le but d’examiner les relations entre les terminaisons (varicosités *) axonales SP et les neurones 5-HT (pourvus de rNK1 cytoplasmiques du NRD caudal. En simple marquage de la SP, nous avons pu estimer à 41% la fréquence avec laquelle les terminaisons SP font synapse. Dans le matériel doublement marqué pour la SP et son récepteur, les terminaisons SP ont été fréquemment retrouvées en contact direct ou à proximité des dendrites munies de rNK1 cytoplasmiques, mais toujours éloignées des dendrites à rNK1 membranaires. Pour tester l’hypothèse d’une internalisation soutenue des rNK1 par la SP dans les neurones 5-HT, nous avons ensuite examiné la localisation subcellulaire du récepteur chez le rat traité avec un antagoniste du rNK1, le RP67580. La densité du marquage des rNK1 a été mesurée dans le cytoplasme et sur la membrane des deux types de dendrites (5-HT: rNK1 cytoplasmiques; non 5-HT: rNK1 membranaires). Une heure après une injection unique de l’antagoniste, la distribution du rNK1 est apparue inchangée dans les deux types de neurones (5-HT et non 5-HT). Par contre, après un traitement quotidien de 7 ou 21 jours avec l’antagoniste, nous avons mesuré une augmentation significative des densités cytoplasmique et membranaire du rNK1 dans les neurones 5-HT, sans aucun changement dans les neurones non 5-HT. Ces traitements ont aussi augmenté l’expression du gène rNK1 dans le NRD. Enfin, nous avons mesuré une hausse de la densité membranaire du rNK1 dans les neurones 5-HT, sans hausse de densité cytoplasmique, par suite d’une lésion bilatérale de l’habenula. Ces résultats confortent l’hypothèse d’une activation et d’une internalisation soutenues des rNK1 par la SP dans les neurones 5-HT du NRD caudal. Ils suggèrent aussi que le trafic des rNK1 dans les neurones 5-HT du NRD représente un mécanisme cellulaire en contrôle de l’activation du système 5-HT par les afférences SP en provenance de l’habenula. / We have studied in detail the relationships between substance P (SP) and serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) neurotransmission systems in the dorsal raphe nucleus (DRN) of rodents, in order to further our understanding of their interaction during mood regulation. The DRN receives a SP innervation arising from the habenula and, in human, it is known that blockade of the neurokinin-1 receptor (NK1r) of SP by antagonists may have antidepressant effects. In rodents, treatment with NK1r antagonists is known to increase the firing of DRN 5-HT neurons and to induce a desensitization of their 5-HT1A autoreceptors, suggesting local interactions between the SP and 5-HT systems. In a first step, we were able to demonstrate by means of light, confocal, and electron microscopic immunocytochemistry, including double immunolabelings of NK1r and of the biosynthetic enzyme of 5-HT, tryptophane hydroxylase, the presence of NK1r in a subpopulation of 5-HT neurons in the caudal DRN of rat and mouse. After the dual immunolabelings for electron microscopy, we also found that NK1r was mostly cytoplasmic in 5-HT neurons while predominating on the plasma membrane of TPH negative (non 5-HT) neurons. Subsequently, in additionnal double labeling experiments, we were able to identify most if not all non 5-HT dendrites bearing membranous NK1r as GABAergic. In a second step, we combined the immunolabeling of SP with that of NK1r, in order to examine the relationships between SP axon terminals (varicosities *) and the two categories of DRN neurons (5-HT: cytoplasmic NK1r; non 5-HT: membranous NK1r). After single SP labeling, we could estimate the frequency with which SP terminals made synapse at 41%, at least. In the material doubly labeled for SP and NK1r, the SP terminals were often found in close contact or in the immediate proximity of dendrites endowed with cytoplasmic receptor, but never near non 5-HT dendrites bearing membrane bound receptors. To test the hypothesis of a sustained internalization of NK1r in 5-HT neurons, we then tested the effects of RP67580, a selective NK1r antagonist, on the subcellular localization of the receptor. One hour after administration of a single dose, the NK1r distribution was unchanged in both types of dendrites (5-HT and non 5-HT). However, after administration for 7 (subchronic) or 21 (chronic) days, the cytoplasmic and the membrane densities of NK1r were significantly increased in 5-HT dendrites, without any change in non 5-HT dendrites. These treatments also increased NK1r gene expression in the caudal DRN. Lastly, a significant increase in the membrane density of NK1r was measured in the 5-HT neurons, without any increase of the cytoplamic density, following bilateral electrolytic lesioning of the habenula. These results strenghtened the hypothesis of a sustained activation and internalization of NK1r by SP in 5-HT neurons of the caudal DRN. They also suggested that trafficking of NK1r in these cells might represent a cellular mechanism in control of the activation of the 5-HT system by SP afferents from the habebula.

<p>Anabolic-androgenic steroids (AAS) have been used in clinics for decades. The misuse of AAS has previously been attributed merely to sport athletes, taking AAS with intentions to increase muscle mass, enhance physical performance and to improve results in competitions. Today, the misuse of AAS has spread to adolescents and young adults not connected to sports. Alarmingly, many reports are pointing at severe psychiatric adverse effects among AAS abusers, which include mood swings, mania, anxiety, depression and aggression. Numerous examples of severe and often unprovoked violence and brutal crimes have been connected to AAS abuse and there is a strong need for a better understanding of the underlying biochemical events that might account for the adverse behaviors induced by AAS. The general aim of this thesis was to study the effect of chronic AAS administration on neuropeptide circuits in the rat brain associated with the regulation of rewarding effects, memory, anxiety, depression and aggression, using nandrolone decanoate as a prototype AAS.</p><p>Results demonstrated that daily administration of AAS to rats in doses comparable to those taken by AAS abusers, in certain brain structures significantly affected, <i>a</i>) the levels of the opioid peptides dynorphin B and Met-enkephalin-Arg⁶Phe⁷, <i>b</i>) the levels of the tachykinin substance P (SP), <i>c</i>) the density of the SP neurokinin 1 (NK1) receptor, <i>d</i>) the level of the SP metabolite SP_1-7that frequently exerts opposite effects to SP, <i>e</i>) the SP_1-7generating enzyme substance P endopeptidase (SPE) and finally, <i>f</i>) the levels of the neuropeptide calcitonin gene-related peptide (CGRP) often co-localized with SP. The alterations seen in the levels and activities of these neurochemical components are in many aspects compatible with behaviors typified among AAS abusers.</p>

Anabolic-androgenic steroids (AAS) have been used in clinics for decades. The misuse of AAS has previously been attributed merely to sport athletes, taking AAS with intentions to increase muscle mass, enhance physical performance and to improve results in competitions. Today, the misuse of AAS has spread to adolescents and young adults not connected to sports. Alarmingly, many reports are pointing at severe psychiatric adverse effects among AAS abusers, which include mood swings, mania, anxiety, depression and aggression. Numerous examples of severe and often unprovoked violence and brutal crimes have been connected to AAS abuse and there is a strong need for a better understanding of the underlying biochemical events that might account for the adverse behaviors induced by AAS. The general aim of this thesis was to study the effect of chronic AAS administration on neuropeptide circuits in the rat brain associated with the regulation of rewarding effects, memory, anxiety, depression and aggression, using nandrolone decanoate as a prototype AAS. Results demonstrated that daily administration of AAS to rats in doses comparable to those taken by AAS abusers, in certain brain structures significantly affected, a) the levels of the opioid peptides dynorphin B and Met-enkephalin-Arg6Phe7, b) the levels of the tachykinin substance P (SP), c) the density of the SP neurokinin 1 (NK1) receptor, d) the level of the SP metabolite SP1-7 that frequently exerts opposite effects to SP, e) the SP1-7 generating enzyme substance P endopeptidase (SPE) and finally, f) the levels of the neuropeptide calcitonin gene-related peptide (CGRP) often co-localized with SP. The alterations seen in the levels and activities of these neurochemical components are in many aspects compatible with behaviors typified among AAS abusers.

Nous avons étudié les relations anatomiques entre les systèmes de neurotransmission à substance P (SP) et à sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT) dans le noyau du raphé dorsal (NRD) du rongeur, afin de mieux comprendre les interactions entre ces systèmes durant la régulation de l’humeur. Le NRD reçoit une innervation SP provenant de l’habenula, et le blocage pharmacologique des récepteurs neurokinine-1 (rNK1) de la SP aurait des effets antidépresseurs. Chez le rongeur, le traitement par les antagonistes des rNK1 s’accompagne d’une désensibilisation des autorécepteurs 5-HT1A de la 5-HT et d’une hausse de l’activité des neurones 5-HT dans le NRD, suggérant des interactions locales entre ces deux systèmes. Dans un premier temps, nous avons démontré par doubles marquages immunocytochimiques en microscopies optique, confocale et électronique, la présence du rNK1 dans une sous-population de neurones 5-HT du NRD caudal. Lors de l’analyse en microscopie électronique, nous avons pu constater que les rNK1 étaient principalement cytoplasmiques dans les neurones 5-HT et membranaires sur les neurones non 5-HT du noyau. Grâce à d’autres doubles marquages, nous avons aussi pu identifier les neurones non-5-HT porteurs de rNK1 comme étant GABAergiques. Nous avons ensuite combiné l’immunomarquage de la SP avec celui du rNK1, dans le but d’examiner les relations entre les terminaisons (varicosités *) axonales SP et les neurones 5-HT (pourvus de rNK1 cytoplasmiques du NRD caudal. En simple marquage de la SP, nous avons pu estimer à 41% la fréquence avec laquelle les terminaisons SP font synapse. Dans le matériel doublement marqué pour la SP et son récepteur, les terminaisons SP ont été fréquemment retrouvées en contact direct ou à proximité des dendrites munies de rNK1 cytoplasmiques, mais toujours éloignées des dendrites à rNK1 membranaires. Pour tester l’hypothèse d’une internalisation soutenue des rNK1 par la SP dans les neurones 5-HT, nous avons ensuite examiné la localisation subcellulaire du récepteur chez le rat traité avec un antagoniste du rNK1, le RP67580. La densité du marquage des rNK1 a été mesurée dans le cytoplasme et sur la membrane des deux types de dendrites (5-HT: rNK1 cytoplasmiques; non 5-HT: rNK1 membranaires). Une heure après une injection unique de l’antagoniste, la distribution du rNK1 est apparue inchangée dans les deux types de neurones (5-HT et non 5-HT). Par contre, après un traitement quotidien de 7 ou 21 jours avec l’antagoniste, nous avons mesuré une augmentation significative des densités cytoplasmique et membranaire du rNK1 dans les neurones 5-HT, sans aucun changement dans les neurones non 5-HT. Ces traitements ont aussi augmenté l’expression du gène rNK1 dans le NRD. Enfin, nous avons mesuré une hausse de la densité membranaire du rNK1 dans les neurones 5-HT, sans hausse de densité cytoplasmique, par suite d’une lésion bilatérale de l’habenula. Ces résultats confortent l’hypothèse d’une activation et d’une internalisation soutenues des rNK1 par la SP dans les neurones 5-HT du NRD caudal. Ils suggèrent aussi que le trafic des rNK1 dans les neurones 5-HT du NRD représente un mécanisme cellulaire en contrôle de l’activation du système 5-HT par les afférences SP en provenance de l’habenula. / We have studied in detail the relationships between substance P (SP) and serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) neurotransmission systems in the dorsal raphe nucleus (DRN) of rodents, in order to further our understanding of their interaction during mood regulation. The DRN receives a SP innervation arising from the habenula and, in human, it is known that blockade of the neurokinin-1 receptor (NK1r) of SP by antagonists may have antidepressant effects. In rodents, treatment with NK1r antagonists is known to increase the firing of DRN 5-HT neurons and to induce a desensitization of their 5-HT1A autoreceptors, suggesting local interactions between the SP and 5-HT systems. In a first step, we were able to demonstrate by means of light, confocal, and electron microscopic immunocytochemistry, including double immunolabelings of NK1r and of the biosynthetic enzyme of 5-HT, tryptophane hydroxylase, the presence of NK1r in a subpopulation of 5-HT neurons in the caudal DRN of rat and mouse. After the dual immunolabelings for electron microscopy, we also found that NK1r was mostly cytoplasmic in 5-HT neurons while predominating on the plasma membrane of TPH negative (non 5-HT) neurons. Subsequently, in additionnal double labeling experiments, we were able to identify most if not all non 5-HT dendrites bearing membranous NK1r as GABAergic. In a second step, we combined the immunolabeling of SP with that of NK1r, in order to examine the relationships between SP axon terminals (varicosities *) and the two categories of DRN neurons (5-HT: cytoplasmic NK1r; non 5-HT: membranous NK1r). After single SP labeling, we could estimate the frequency with which SP terminals made synapse at 41%, at least. In the material doubly labeled for SP and NK1r, the SP terminals were often found in close contact or in the immediate proximity of dendrites endowed with cytoplasmic receptor, but never near non 5-HT dendrites bearing membrane bound receptors. To test the hypothesis of a sustained internalization of NK1r in 5-HT neurons, we then tested the effects of RP67580, a selective NK1r antagonist, on the subcellular localization of the receptor. One hour after administration of a single dose, the NK1r distribution was unchanged in both types of dendrites (5-HT and non 5-HT). However, after administration for 7 (subchronic) or 21 (chronic) days, the cytoplasmic and the membrane densities of NK1r were significantly increased in 5-HT dendrites, without any change in non 5-HT dendrites. These treatments also increased NK1r gene expression in the caudal DRN. Lastly, a significant increase in the membrane density of NK1r was measured in the 5-HT neurons, without any increase of the cytoplamic density, following bilateral electrolytic lesioning of the habenula. These results strenghtened the hypothesis of a sustained activation and internalization of NK1r by SP in 5-HT neurons of the caudal DRN. They also suggested that trafficking of NK1r in these cells might represent a cellular mechanism in control of the activation of the 5-HT system by SP afferents from the habebula.