Dans cette thèse l’expression du récepteur CB1 dans l’hippocampe de souris mutantes ré-exprimant spécifiquement le gène spécifiquement dans certains types cellulaires du cerveau tels que : les neurones glutamatergiques du télencéphale dorsal, et les neurones GABAergiques a été analysé. De plus, dans le but de connaître la distribution anatomique exacte des récepteurs CB1 astrogliaux par rapport aux synapses excitatrices et inhibitrices, j’ai étudié l’expression des récepteurs CB1 dans les astrocytes de souris exprimant le récepteur CB1 seulement dans les astrocytes et une souris mutante ciblée pour exprimer la protéine cytoplasmique hrGFP diffusible dans les cellules astrogliales, ce qui permet une meilleure détection des prolongements astrocytaires. Les conclusions de ce travail de thèse sont les suivantes : la distance la plus commune entre le récepteur CB1 astroglial et la synapse la plus proche est de 400 à 800 nm. La majorité des synapses entourées par des astrocytes immunopositifs pour le récepteur CB1 dans l’hippocampe, est de nature excitatrice. Les souris mutantes ré-exprimant le récepteur CB1 caractérisées dans ce travail de thèse montrent : 1) l’expression du récepteur CB1 dans différents types cellulaires, 2) la réexpression est limitée à une population neuronale particulière ou aux astrocytes, 3) les niveaux endogènes de récepteurs CB1 sont maintenus dans les différents types cellulaires ré-exprimant le récepteur CB1. De façon générale, ces résultats nous montrent que les souris mutantes ré-exprimant le récepteur CB1 sont d’excellents outils pour l’étude fonctionnelle et translationnelle sur le rôle de ce récepteur dans le cerveau sain ou pathologique. / The Cannabinoid Type I receptor protein (CB1) expression in the hippocampus of rescue mice modified to express the gene exclusively in specific brain cell types: such as dorsal telencephalic glutamatergic neurons, or GABAergic neurons have been analyzed. Furthermore, aiming at knowing the exact anatomical distribution of the astroglial CB1 receptors with respect to the excitatory and inhibitory synapses, the CB1 receptor expression in astrocytes of mouse expressing CB1 receptor only in astrocytes and mutant mouse expressing the protein hrGFP into astrocytes (that allows for better detection of the astrocytic processes) have been also investigated. The results showed that the majority of the hippocampal synapses surrounded by CB1 receptor immunopositive astrocytes in the 400-800 nm range are of excitatory nature. Moreover, the CB1 receptor rescue mutant mice characterized in this Doctoral Thesis have proven 1) to express CB1 receptors in specific brain cell types; 2) the re-expression is limited to the particular brain cell populations; 3) the endogenous levels of CB1 receptors are maintained in the brain cell types re-expressing the receptor. Which makes this mutant mice excellent tools for functional and translational investigations on the role of the CB1 receptors in the normal and diseased brain.

Le système endocannabinoïde régule de nombreuses fonctions physiologiques. Dans le cerveau, cette régulation est exercée principalement par l’activation des récepteurs CB1. En effet, ces derniers jouent un rôle clef dans la régulation des neurotransmissions excitatrices et inhibitrices, y compris dans des régions cérébrales impliquées dans la gestion des processus émotionnels. Les données existantes indiquent que les récepteurs CB1 exercent un contrôle tonique sur certaines dimensions de l’émotion (e.g. anxiété, peur), mais le rôle joué par ces récepteurs dans les conséquences émotionnelles de l’exposition répétée à des stimuli attractifs ou aversifs n’a été que peu analysé. L’objectif de nos travaux a donc été d’examiner chez la souris le rôle des récepteurs CB1 (i) dans l’adhérence à un exercice physique volontaire répété, et dans les impacts émotionnels (ii) de l’exercice volontaire répété, et (iii) du stress par défaites sociales répété. Cet examen a été réalisé principalement à l’aide d’outils génétiques (mutants constitutifs et conditionnels du récepteur CB1) mais également à l’aide d’outils pharmacologiques (antagonistes sélectifs des récepteurs CB1). L’utilisation de ces outils nous a permis d’identifier un rôle spécifique des récepteurs CB1 des neurones GABAergiques de l’aire tegmentale ventrale dans le contrôle des performances d’exercice physique volontaire sur roue chez la souris. De plus, les données comportementales obtenues indiquent que les récepteurs CB1 portés par les neurones glutamatergiques corticaux jouent un rôlecrucial dans les profils d’anxiété et d’extinction de peur observés après un exercice physique volontaire répété. Enfin, une dernière série d’études a permis de distinguer les impacts respectifs del’enrichissement de l’hébergement d’une part, et de la pratique de l’exercice d’autre part, dans les conséquences de l’exercice volontaire sur les comportements émotionnels et la neurogenèse hippocampique.Un second volet de recherche a permis de définir les rôles respectifs des récepteurs CB1 portés pardifférentes populations neuronales dans l’impact psychoneuroendocrinien (comportement, métabolisme, réactivité corticotrope) du stress social par défaites répétées. En particulier, ce travail asouligné l’impact majeur des récepteurs CB1 des neurones sérotonergiques dans les modifications depoids corporel et d’appétence pour le sucre induites par le stress répété. De plus, les résultats obtenus chez des animaux contrôles et des animaux stressés ont mis en avant le rôle des récepteursCB1 des neurones glutamatergiques corticaux et des neurones exprimant le facteur Sim1 (i.e. majoritairement hypothalamiques) dans les processus d’extinction de la mémoire de peur conditionnée au son. / The endocannabinoid system regulates a plethora of physiological functions. In the central nervoussystem, such a regulation is mainly achieved through the stimulation of CB1 receptors. Thus, these receptors exert a key control over excitatory and inhibitory transmissions, including in brain areas ubserving emotional processes. The data gathered so far have provided evidence for a tonic controlof several dimensions of emotionality (e.g. anxiety, fear) by CB1 receptors, but the role played by these receptors in the emotional consequences of the repeated exposure to positive or to negative stimuli has been poorly addressed. Thus, the aims of this work were to examine the role of CB1 receptors (i) in voluntary exercise (wheel running) performance, and in several emotional effects of(ii) repeated voluntary exercise and (iii) repeated social stress in mice. This task was mainly achievedthrough the use of genetic (constitutive and conditional CB1 receptor mutants) and, albeit to a lowerextent, pharmacological (CB1 receptor antagonists) tools.The aforementioned tools allowed us to assign to CB1 receptors located on ventral tegmental area GABAergic neurons a tonic stimulatory influence on voluntary running performance. Moreover, behavioural experiments led us to conclude that CB1 receptors located on cortical glutamatergic neurons are involved in the anxiety and fear extinction patterns observed in animals given repeatedaccess to exercise. Lastly, a series of studies allowed us to distinguish between the respective impacts of housing enrichment and exercise in the consequences of wheel running on emotional behaviours and hippocampal neurogenesis.A second set of experiments defined the respective roles played by distinct neuronal CB1 receptor populations in the psychoneuroendocrine effects of repeated social stress. Thus, this work presentedevidence for a tonic role exerted by CB1 receptors located on central serotonergic neurones in stresselicited changes in body weight growth and hedonia for sucrose. Besides, CB1 receptors located on cortical glutamatergic neurons or on Sim1-expressing neurons (which are mainly present in the paraventricular hypothalamus) were found to exert major roles in the extinction of cued fear memory in unstressed and/or stressed animals.

Le système endocannabinoïde est un important modulateur des fonctions physiologiques. Dans le cerveau, son contrôle s’exerce essentiellement par les récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1). Les récepteurs CB1 sont abondamment exprimés sur les neurones excitateurs glutamatergiques et les interneurones inhibiteurs GABAergiques et leur stimulation inhibe la libération du glutamate et du GABA. Récemment, l’activité des récepteurs CB1 sur les astrocytes a été proposée comme facilitant la transmission excitatrice. Par ce contrôle général de la neurotransmission, l’activité des récepteurs CB1 induit différents phénomènes de plasticté synaptique associés aux processus de mémoire. Les récepteurs CB1 jouent un rôle complexe dans les fonctions de mémoire. En particulier, la stimulation exogène des récepteurs CB1 perturbe la mémoire de travail. D’autre part, la signalisation endogène des récepteurs CB1 est nécessaire à l’adaptation des réponses de peur apprises. Cependant, les mécanismes par lesquels les récepteurs CB1 régulent ces processus de mémoire n’ont été que peu analysés. L’objectif de ce travail fut de caractériser les mécanismes cellulaires par lesquels les récepteurs CB1 contrôlent la mémoire de travail et les réponses de peur apprises. Nous avons utilisé les modèles de mutation constitutive et conditionnelle des récepteurs CB1 chez la souris afin d’analyser les conséquences de la délétion de ces récepteurs sur des types cellulaires particuliers. Dans une première étude, nous avons montré que les cannabinoïdes exogènes tels que le Δ9-tetrahydocannabinol (THC, principal composé psychoactif du cannabis) induisent des déficits de mémoire de travail spatiale par la stimulation des récepteurs CB1 exprimés sur les astrocytes. Les cannabinoides induisent une forme de dépression à long-terme dans l’hippocampe dont plusieurs mécanismes cellulaires sont similaires à ceux supportant les déficits de mémoire mis en évidence par l’analyse comportementale. Ces résultats suggèrent que les cannabinoïdes altèrent la mémoire de travail spatiale par une modification de la plasticité synaptique de l’hippocampe induite par la stimulation des récepteurs CB1 astrogliaux. Dans une seconde étude, nous avons mis en évidence que les récepteurs CB1 localisés sur les neurones GABAergiques et glutamatergiques exercent un contrôle opposé sur le type de réponse élicité par un stimulus conditioné aversif. La ré-expression sélective des récepteurs CB1 dans l’amygdale des souris mutantes constitutives a permis de préciser l’implication de cette structure dans la régulation des réponses de peur conditionnées par les récepteurs CB1.L’ensemble de ces travaux indiquent que le système endocannabinoïde contrôle les fonctions de mémoire par une régulation de l’activité de cellules spécifiques dans le cerveau. L’implication des astrocytes dans les effets des cannabinoïdes sur la mémoire souligne l’importance de ces cellules dans les processus cognitifs et suggère que les récepteurs CB1 astrogliaux jouent un rôle dans d’autres fonctions cérébrales. Nos résulats révèlent également l’importance de l’évaluation de différents comportements dans le cadre des modèles expérimentaux d’adaptation à la peur. / The endocannabinoid system is an important regulator of physiological functions. In the brain, this control is mainly exerted through the type-1-cannabinoid (CB1) receptors. CB1 receptors are abundant at excitatory glutamatergic and inhibitory GABAergic neuron terminals where their stimulation inhibits neurotransmitter release. The activity of CB1 receptors on astrocytes has been recently proposed as facilitating excitatory transmission. Through this general control on brain neurotransmission, CB1 receptors mediate distinct forms of synaptic plasticity that are associated with memory processing. Indeed, CB1 receptors control memory functions. In particular, the exogenous stimulation of CB1 receptors impairs working memory. Moreover, the endogenous CB1 receptor signalling ensures the adaptation of learned fear responses. However, the brain mechanisms of this CB1-mediated control of memory functions are poorly characterized. The goals of this research work were to dissect the cellular mechanisms by which CB1 receptors control both working memory and learned fear responses. We used constitutive and conditional mutagenesis in mice to address the roles of CB1 receptors on particular cell types in these functions. We first showed that exogenous cannabinoids, including Δ9-tetrahydocannabinol (THC, the main psychoactive constituent of cannabis), impairs spatial working memory through the stimulation of astroglial CB1 receptors. Cannabinoids also induce a form of in vivo long-term depression in the hippocampus that shares several cellular mechanisms with the cannabinoid-induced working memory impairments. These results suggest that cannabinoids disrupt spatial working memory by altering hippocampal synaptic plasticity through astroglial CB1 receptor stimulation. We then showed that CB1 receptors expressed on GABAergic and glutamatergic neurons oppositely control fear coping strategies in the presence of fear conditioned stimuli. The selective and local re-expression of CB1 receptors in the amygdala of constitutive CB1 mutant mice allowed to precise the involvement of this brain structure in the regulation of conditioned fear responses by CB1 receptors. Altogether, these studies indicate that the endocannabinoid system differentially controls memory functions through its distinct modulation of the activity of specific brain cells. The involvement of astrocytes in the effects of cannabinoids on memory highlights their key roles in cognitive processes and further suggests that astroglial CB1 receptors might play a role in other high order brain functions. Our results also point the importance of performing thorough behavioral analyses in the experimental models of fear adaptation.