Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / La dopamine, la sérotonine et la noradrénaline sont des neurotransmetteurs dits monoaminergiques. Connus pour leur rôle dans de nombreuses fonctions cognitives, émotionnels et motrices, les récepteurs, transporteurs et autres médiateurs cellulaires des monoamines sont les cibles principales des agents pharmacologiques utilisés en psychiatrie et appelés psychotropes. Dans notre laboratoire, nous appréhendons de manière multidisciplinaire le rôle de ces neurotransmetteurs sur le comportement et la biochimie du cerveau, ainsi que l’impact des psychotropes sur les cibles cellulaires monoaminergiques susceptibles de réguler les comportements cognitifs et émotionnels chez la souris. Le test comportemental automatisé appelé H-maze, nous a permis de mesurer l’impact cognitif de plusieurs dérèglements monoaminergiques chez des souris génétiquement modifiées. Des souris déficientes en sérotonine (Tph2-KI) ou hyperdopaminergiques (DAT-KO) présentent de profondes altérations des fonctions exécutives. Grâce à la complexité du paradigme présenté dans le H-maze, nous pouvons modéliser des symptômes cognitifs observés chez l’homme (ex : persévération dans l’erreur) et restaurer de manière sélective des facultés d’apprentissage indépendamment d’autres fonctions cérébrales comme la motricité. La stimulation pharmacologique du récepteur à sérotonine 5HT2C chez la souris Tph2-KIet le blocage du transporteur de la noradrénaline NET chez la souris DAT-KO ont permis d’abolir les déficits cognitifs observés. En parallèle, nous avons étudié les fonctions de plusieurs acteurs intracellulaires régulés par les monoamines et découvert un nouveau mode d’action commun aux psychotropes appelés stabilisateurs de l’humeur. Ces derniers, le lithium, le valproate et la lamotrigine, régulent plusieurs comportements émotionnels chez la souris via une voie de signalisation dopaminergique appelée Akt/GSK3 sous la dépendance de la protéine βArrestine 2. De plus, nous montrons pour la première fois que cette voie est orchestrée par la formation d’un complexe protéique entre le récepteur D2 et le canal sodique Nav1.6, et que cette interaction serait un mécanisme cellulaire directement ciblé par le valproate et la lamotrigine. Enfin, nous avons découvert un nouveau substrat de GSK3, la protéine du X-fragile FXR1, qui pourrait participer aux effets antidépresseurs et anxiolytiques des stabilisateurs de l’humeur. Nous espérons que ces découvertes pourront contribuer au développement d’agents pharmacologiques plus efficaces et dénués d’effets secondaires. / Dopamine, serotonin and norepinephrine are monoaminergic neurotransmitters. Receptors, transporters and others monoamines compounds are involved in several brain functions such as cognition, emotions and locomotion, and are targeted by psychotropic drugs. In our research center, we focus on multidisciplinary approaches to better understand the role of monoamines on brain-regulated behavioral and biochemical processes, and on the impact of these agents on the monoamine cellular targets involved in the regulation of cognitive and emotional behaviors in mice. Using the automated behavioral test named olfactory H-maze, we measured the cognitive impact of several monoaminergic metabolic changes in mutant mice. Serotonin deficient (Tph2-KI) or hyperdopaminergic (DAT-KO) mice showed severe cognitive deficits. Thanks to the complexity of the H-maze, we were able to rescue learning and cognitive flexibility in these mice independently from others brain functions like motricity, and by targeting several extracellular monoaminergic substrates, like the serotonin 5HT2C receptor and the norepinephrine transporter. Furthermore, we investigate the cellular functions of several monoamines-regulated intracellular compounds and identified a new common action mode of psychotropic drugs mood stabilizers. We showed that lithium, valproate and lamotrigine may regulate several emotional behaviors by involving the Akt/GSK3 signaling pathway and the multifunctional scaffolding protein βarrestin 2. Thus, we show for the first time that this signaling cascade may be regulated by the formation of a protein complex composed by the D2 receptor and the voltage-gated sodium channel Nav1.6. This interaction would be a mechanism targeted by mood stabilizers valproate and lamotrigine. Finally, we found a new common substrate of GSK3 for these three mood stabilizers, the fragile X-related protein 1 (FXR1), which may participate to the regulation of mood by these agents. We hope that our works will lead to new research avenues and, in the future, to the development of more efficacy psychotropic drugs without aversive side effects.