Neuronal-glial interactions play an important role in the development of neuropathic (NP) pain states. Earlier studies in our laboratory suggest a role for activated glia in morphine-induced delta opioid receptor (DOR) trafficking by altering DOR functional competence. Thus, chronic treatment with the glial inhibitor, propentofylline (PF) blocks the anti-allodynic and anti-hyperalgesic effects of the DOR agonist deltorphin II. The present study aimed to determine whether NP pain-induced changes in DOR function and trafficking are dependent on glial activation. The first global aim of this study was to determine the molecular and behavioural effects of glial activation by two glial inhibitors, PF and PJ34 in a model of neuropathic pain. Glial activation was assessed via changes in specific proteins using fluorescent immunohistochemistry (IHC). Neuropathy-induced c-Fos activation was assessed by IHC and pain hypersensitivity was assessed, including mechanical allodynia and spontaneous pain. The second global aim determined the role of activated glia in changes in neuropathy-induced increases in DOR function and DOR subcellular localization using immunogold IHC and transmission electron microscopy (EM). Chronic PJ34 attenuated chronic constriction injury (CCI)-induced mircoglial, but not astrocyte activation. Chronic administration of either PF or PJ34 attenuated the CCI-induced increase in c-Fos immunoreactive expression. However, neither drug attenuated CCI-induced mechanical allodynia or spontaneous pain. Both chronic PF and PJ34 administration in NP animals attenuated the anti-allodynic effects of the DOR-selective agonist deltorphin II, suggesting glial inhibition blocks DOR function. However, chronic PF, but not PJ34, blocked the anti-allodynic effects of another DOR agonist, SNC80. These data suggest that SNC80 might be targeting a different DOR molecular species that is not affected by factors released from microglia. Finally, EM experiments revealed that chronic PF treatment prevented the CCI-induced increase in DOR trafficking providing a positive correlation between behaviour and receptor localization. This study suggests that activated glia contribute to changes in DOR function and trafficking in NP pain states. It also suggests that there is a dissociation between glial inhibition and pain hypersensitivity. / Thesis (Master, Pharmacology & Toxicology) -- Queen's University, 2010-08-31 14:45:47.888

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent un problème majeur de santé publique, puisqu’ils représentent la 3ème cause de mortalité dans les pays industrialisés. À l’heure actuelle, l’activateur tissulaire du plasminogène recombinant (rt-PA) est le seul traitement pharmacologique à la phase aiguë des AVC ischémiques. Il s’agit d’un thrombolytique dont l’utilisation reste très limitée (<2% des patients). En effet, quand le rt-PA est administré au-delà de 4h30, aucune récupération fonctionnelle n’est observée chez le patient. De plus, les données cliniques et expérimentales ont montré que l’administration du rt-PA augmente fortement la survenue de transformations hémorragiques. Il apparaît donc indispensable de développer des stratégies permettant, d’une part, de s’opposer à ces transformations hémorragiques, et d’autre part, d’augmenter la fenêtre thérapeutique du rt-PA. Au vu de ces données, mon travail a consisté à préciser l’intérêt thérapeutique d’inhiber une enzyme, la poly(ADP-ribose)polymérase (PARP) pour s’opposer aux effets délétères du rt-PA au niveau vasculaire. Ces études ont été menées sur un modèle d’ischémie cérébrale thromboembolique réalisé chez la souris, consistant en une injection de thrombine dans l’artère cérébrale moyenne. Dans un 1er temps, nous avons caractérisé ce modèle, récemment décrit dans la littérature (2007) et nouveau dans notre laboratoire. Nos travaux ont montré pour la première fois que, dans ce modèle, le rt-PA à la dose de 0,9 mg/kg (dose utilisée chez l’homme) reproduit fidèlement les « 2 visages » du thrombolytique en clinique : la thrombolyse précoce (30 min après l’ischémie) est associée à des effets bénéfiques, en réduisant le déficit neurologique, le volume de la lésion et l’œdème cérébral, alors que l’administration tardive de rt-PA (4h après l’ischémie) entraîne une aggravation des transformations hémorragiques et une perte de l’amélioration fonctionnelle. Dans un 2ème temps, nous avons étudié l’implication de la PARP dans les transformations hémorragiques induites par l’administration tardive de rt-PA. Le traitement par le PJ34(1 et 3 mg/kg), un puissant inhibiteur de cette enzyme, réduit la dégradation des protéines de jonction de la barrière hémato-encéphalique et les transformations hémorragiques induites par le rt-PA. De plus, le PJ34 s’oppose non seulement à la toxicité vasculaire du rt-PA, mais réduit également le déficit neurologique, le volume de la lésion et l’œdème cérébral. En conclusion, l’ensemble de ce travail montre que l’inhibition de la PARP prolonge la fenêtre thérapeutique du rt-PA et permet une thrombolyse « sécurisée ». Cette stratégie pourrait être mise en place de manière précoce après l’ischémie (avant même l’arrivée du patient à l’hôpital) et augmenter le nombre de patients pouvant bénéficier d’une thrombolyse. / Stroke is the third leading cause of death worldwide and a major cause of disability. Tissue plasminogen activator (rt-PA) is the only approved treatment in the United States and Europe for acute ischemic stroke. Clinical data show that beyond its therapeutic time window (4.5 hours after stroke onset), rt-PA exerts no more neuroprotective effects. Furthermore, clinical data showed that rt-PA increases the hemorrhagic transformations. Therefore, there is a critical need to develop a novel drug that can reduce rt-PA’s deleterious effects and extend its therapeutic window. The aim of the present study was to examine whether Poly(ADP-ribose)polymerase (PARP) mediates the hemorrhagic transformations induced by rt-PA administration. We used a mouse model of thromboembolic stroke, which consists of a microinjection of thrombin in the middle cerebral artery. First, we showed that in the mouse thrombin stroke model, the "human" dose of rt-PA exhibits effects close to those observed in clinic. Later, we showed PARP is implicated in the vascular toxicity of rt-PA after cerebral ischemia. PJ34, a PARP inhibitor, preserves the blood brain barrier integrity, reduces rt-PA-induced hemorrhagic transformations, improves neurological outcomes and reduces brain infarction and edema. In conclusion, this work showed that PARP inhibitors could be relevant candidates to extend the therapeutic time window of rt-PA after stroke without increasing the risk of hemorrhagic transformations.