Les pathologies dépressives se caractérisent par des symptômes hétérogènes impliquant de nombreuses régions cérébrales. L’une d’entre elles, l’hippocampe, est le siège d’un processus physiologique, appelé neurogenèse, qui, chez l’adulte, serait impliqué dans l’étiologie de la dépression et la réponse au traitement antidépresseur.L’objectif de ce travail a été d’étudier le rôle des 4 étapes du processus de neurogenèse hippocampique dans l’action des antidépresseurs dans un modèle physiopathologique de la dépression, chez la Souris adulte. / Depression is characterized by heterogeneous symptoms in several brain regions. One of them, the hippocampus, is related to a phenomenon called neurogenesis, which seems to be linked to the etiology of depression and to the response of antidepressants. The main goal of this work was to study the relationships between all the 4 steps of hippocampal neurogenesis and antidepressants action in a model of depression in adult mouse.

Les pathologies dépressives se définissent par des symptômes hétérogènes qui incluent les troubles du sommeil comme facteur de comorbidité. La comorbidité des troubles du sommeil dans la dépression est habituellement marquée d’une diminution de sommeil lent, d’une augmentation de sommeil paradoxal et d’une fragmentation du sommeil, tant chez l’Homme qu’au sein des modèles animaux de la pathologie.Le premier objectif de ce travail expérimental a été de caractériser les troubles du sommeil suspectés dans un modèle animal de souris adultes rendues anxio/dépressives par l’administration chronique de corticostérone. Les résultats obtenus ont montré qu’une administration chronique de corticostérone induit une hypersomnie avec augmentation de sommeil lent, une diminution du sommeil paradoxal et une fragmentation des états de veille et de sommeil. La description du sommeil du modèle de souris CORT enrichit la classification actuelle en modélisant des troubles du sommeil atypiques présents chez près de 20% des sujets dépressifs. Le second objectif a été de corriger ces troubles du sommeil par l’administration chronique d’antidépresseurs classique (fluoxétine) et innovant (agomélatine). Si chacune des molécules antidépressives testées a révélé un effet bénéfique vis-à-vis de la somnolence des souris CORT, l’agomélatine a montré sa supériorité pour prévenir l’inhibition du sommeil paradoxal induite par la corticostérone et accentuée par la fluoxétine. / Depressive disorders are definded by heterogeneous symptoms that include sleep disorders such as comorbid condition. Comorbidity of sleep disorders in depression is usually marked by a decrease in NREM sleep, increased REM sleep and sleep fragmentation, both in humans and within animal models of the disease. The first aim of this experimental work was to characterize sleep problems suspected in an animal model of adult mice rendered anxio/depressive by chronic administration of corticosterone. The results showed that chronic administration of corticosterone induced hypersomnia with increased NREM sleep, decreased REM sleep and led to fragmented sleep/wake states. The description of the sleep cycle of the CORT mouse model of anxiety/depression enriches the current classification by modeling atypical sleep disorders present in nearly 20% of the depressed subjects. The second aim was to correct these sleep disorders by chronic administration of classical (fluoxetine) and innovative (agomelatine) antidepressants. If each antidepressant molecules tested showed a beneficial effect towards drowsiness of CORT-treated mice, agomelatine has shown its superiority to prevent the inhibition of REM sleep induced by chronic corticosterone which was enhanced by chronic fluoxetine treatment.

La mélatonine est connue pour agir directement sur l’horloge circadienne. L’agomélatine est un antidépresseur présentant des propriétés agonistes MT1/MT2 et antagonistes 5-HT2C. Tout d’abord, nous avons évalué les effets de l’agomélatine, de la mélatonine et d’un antagoniste 5-HT2C sur deux sorties de l’horloge (rythme de la mélatonine endogène et de la température corporelle). Les résultats obtenus suggèrent une action centrale de l’agomélatine et de la mélatonine, directement sur l’horloge via les récepteurs MT1/MT2, en induisant une augmentation de l’amplitude et une avance de phase du rythme de mélatonine. Pour la température corporelle, l’ensemble des drogues augmente l’amplitude du rythme, suggérant une action des propriétés agonistes MT1/MT2 et/ou antagonistes 5-HT2C de l’agomélatine. Puis, l’étude sur l’expression du gène horloge Per1, a révélé un effet supérieur de l’agomélatine par rapport à la mélatonine, mais seulement le jour du traitement. L’agomélatine pourrait agir sur la machinerie moléculaire de l’horloge, ce qui reste à exploiter davantage. Ces nouvelles données contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes d’action de l’agomélatine. / Melatonin is known to act directly on the circadian clock. Agomelatine is an antidepressant with MT1/MT2 agonist and antagonist 5-HT2C properties. First, we evaluated the effects of agomelatine, melatonin and 5-HT2C antagonist on two clock outputs (rhythm of endogenous melatonin and body temperature). The results suggest a central action of agomelatine and melatonin, directly on the circadian clock via MT1/MT2 receptors, inducing an increase on the amplitude and a phase advance of the rhythm of melatonin. For body temperature, all drugs increased the amplitude of the rhythm, this suggest an action of MT1/MT2 agonist and antagonist 5-HT2C properties of agomelatine. Secondly, the study on the expression of clock gene Per1 revealed a greater effect of agomelatine compared to melatonin, but only on the day of treatment. Agomelatine could act on the molecular machinery of the clock, but requires further investigations. These new data allow a better understand of the mechanisms action of agomelatine.

Les pathologies dépressives se caractérisent par des symptômes hétérogènes impliquant de nombreuses régions cérébrales. L'une d'entre elles, l'hippocampe, est le siège d'un processus physiologique, appelé neurogenèse, qui, chez l'adulte, serait impliqué dans l'étiologie de la dépression et la réponse au traitement antidépresseur.L'objectif de ce travail a été d'étudier le rôle des 4 étapes du processus de neurogenèse hippocampique dans l'action des antidépresseurs dans un modèle physiopathologique de la dépression, chez la Souris adulte.

Les antidépresseurs ISRS (inhibiteurs sélectifs de la recapture de sérotonine) sont parmi les plus prescrits pour traiter les épisodes dépressifs majeurs. Cependant, leur efficacité n’est pas optimale. En effet, ils montrent un long délai d’action, de nombreux effets indésirables et sont inefficaces pour une proportion non négligeable de patients. La dépression étant actuellement un enjeu de santé publique majeur, il est donc nécessaire de développer de nouvelles molécules possédant un meilleur profil thérapeutique. Récemment, un intérêt croissant a été porté sur le récepteur 5-HT3, notamment depuis le développement de la vortioxétine, ISRS de nouvelle génération ayant des propriétés antagonistes pour ce récepteur localisé dans les zones cérébrales contrôlant l’humeur. Le but de ce travail de thèse a été d’étudier le rôle du récepteur 5-HT3 dans la réponse aux antidépresseurs, ainsi que dans la physiopathologie de la dépression. Dans ce cadre, nous avons utilisé une approche génétique, en caractérisant un modèle de souris knockout (KO) dont le gène de la sous-unité 3A du récepteur 5-HT3 a été invalidé. Le phénotype de ces animaux et leurs contrôles de type sauvage (Wild-Type, WT) a tout d’abord été évalué dans des tests comportementaux de screening de molécules anxiolytiques et antidépressives, puis leur réponse à des traitements aigus d’ISRS a été mesurée par ces mêmes approches. L’effet de traitements antidépresseurs chroniques a quant à lui été évalué par une technique d’électrophysiologie in vitro. Enfin, les souris ont été soumises au modèle du stress de défaite sociale chronique (CSDS), afin de déterminer le rôle du récepteur 5-HT3 dans la réponse au stress. En conditions basales, le turn-over de la sérotonine est diminué chez les souris 5-HT3 KO par rapport aux souris WT. Cet effet est accompagné par une augmentation de l’expression génique des récepteurs 5-HT1A et de leur couplage aux protéines G au niveau du noyau raphé dorsal (NRD) des souris KO par rapport aux WT. Au niveau comportemental, les souris KO 5-HT3 montrent un phénotype apparenté à celui induit par un anxiolytique et par un antidépresseur. Lorsqu’elles reçoivent une injection de citalopram, un ISRS sélectif, les souris 5-HT3 KO ne se comportent pas différemment de leurs contrôles WT dans les tests de screening des antidépresseurs. Cependant, dans ces mêmes tests, l’effet de la fluoxétine, ISRS possédant des propriétés antagonistes pour le récepteur 5-HT3, est perdu chez les souris 5-HT3 KO. Le traitement chronique par le citalopram (20 mg/kg/j) induit une désensibilisation similaire des autorécepteurs 5-HT1A localisés sur les neurones sérotoninergiques du NRD chez les animaux WT et KO. Dans les mêmes conditions, mais en utilisant une dose de citalopram plus faible (5 mg/kg/j), la désensibilisation des autorécepteurs 5-HT1A est plus forte chez les animaux KO que chez les WT, confortant ainsi l’effet potentialisateur de l’invalidation des récepteurs 5-HT3 dans l’efficacité thérapeutique des ISRS. Afin de disséquer le rôle des récepteurs 5-HT3 dans la réponse au stress chronique, le CSDS a fait l’objet d’une validation avec l’agomélatine, antidépresseur de nouvelle génération. Ce stress a engendré des altérations de la mémoire à long terme, en lien avec des modifications de l’expression génique de l’exon IV du BDNF et d’enzymes de régulation épigénétique. Ces effets délétères du stress ont été traités efficacement par l’agomélatine (50 mg/kg/j) en injection chronique, mais cette molécule n’a cependant pas modifié les effets du CSDS sur les phénotypes de type anxieux et dépressifs observés après le stress. Nous avons montré que le CSDS augmentait l’expression génique de la sous-unité 3A du récepteur 5-HT3 dans différentes structures cérébrales des souris WT. De plus, les altérations de l’expression génique de CamkIIa et SOD1 induites par le stress dans le cortex préfrontal des souris WT n’ont pas été retrouvées chez les souris 5-HT3 KO (...) / SSRI (selective serotonin reuptake inhibitor) antidepressants are among the most prescribed drugs to treat major depression. However, their efficacy is not optimal yet. Indeed, they possess a long delay of action, various side effects and show not efficacy in some patients. As depression is currently a global burden, there is a great need for new molecules with a better therapeutic efficacy. Recently, an increased attention has been taking to 5-HT3 receptors, notably since the development of vortioxetine, a new generation SSRI that antagonizes this receptor. The aim of the study was to assess the role of 5-HT3 receptor in the antidepressant response and the physiopathology of depression. In this context, we used a genetic approach, by characterizing a knockout (KO) mice model lacking the 3A subunit of the 5-HT3 receptor. Their phenotype and the one of wild-type (WT) control mice was first evaluated in behavioral tests widely used for antidepressant and anxiolytic drugs screening, then following acute SSRI treatments. Effect of chronic SSRI administration was assessed by in vitro electrophysiology. Finally, mice were submitted to the chronic social defeat stress (CSDS) model, to determine the role of 5-HT3 receptor in stress response. In basal conditions, 5-HT turnover was decreased in 5-HT3 KO mice compared with WT mice. This effect was accompanied by an increase in the 5-HT1A receptor gene expression and their coupling to G proteins at the dorsal raphe nucleus (DRN) level. 5-HT3 KO mice displayed anxiolytic-like and antidepressive-like phenotype. When injected with citalopram, a very selective SSRI, 5-HT3 KO mice behaved similarly as WT mice in antidepressant screening tests. However, in the same tests, the effect of fluoxetine, a SSRI that possesses 5-HT3 receptor antagonist properties, was blunted in 5-HT3 KO mice. Chronic treatment with citalopram (20 mg/kg/d) induced in WT and KO mice a similar desensitization of 5-HT1A autoreceptors located on DRN 5-HT neurons. In the same conditions, but using a lower citalopram dose (5 mg/kg/d), 5-HT1A autoreceptor desensitization was higher in 5-HT3 KO mice than in WT mice, thus reinforcing the potentiating effect of the 5-HT3 receptor in the SSRI efficacy. In order to assess the role of 5-HT3 receptor in chronic stress response, CSDS paradigm was validated using agomelatine, a new generation antidepressant drug. This stress model provoked long term memory alterations, linked with modifications in hippocampal mRNA levels of BDNF exon IV and epigenetic modifying enzymes. These deleterious stress effects were prevented by chronic agomelatine treatment (50 mg/kg/d), but this molecule did not modify the stress-induced anxious- and depressive-like phenotypes. We showed that subunit 3A gene expression was increased in various WT mice brain structures subjected to CSDS. Moreover, stress-induced modifications of CamkIIa and SOD1 gene expression in the prefrontal cortex of WT mice were not present in KO mice. Genetic invalidation of 5-HT3 receptor blocked the effects of social stress in some behavioral tests (splash test, saccharine preference test) and on body weight gain. Taken altogether, these data show that 5-HT3 receptor plays an important role in anxiety- and depression-related behaviors. Moreover, invalidation of this receptor increased the effect of a low dose chronic SSRI treatment, and blunted the effect of a SSRI targeting 5-HT3 receptor. These results highlight the interest of this receptor in the development of innovating therapies to treat anxio-depressive disorders. Finally, the reduced sensitivity of 5-HT3 KO mice to chronic stress suggests an involvement of this receptor in stress-related behaviors and depression physiopathology.

L'Urotensine II est un peptide vasoactif que l'on retrouve chez toutes les espèces étudiées. Elle présente une partie N-terminale linéaire variable selon l'espèce et une partie C-terminale hexocyclique constante et responsable de l'activité. Parmi les ligands développés, le Palosuran, un inhibiteur sélectif du récepteur de l'Urotensine II, présente un intérêt dans le traitement de l'insuffisance rénale du patient diabétique voire dans certaines pathologies ischémiques. Dans la première partie de ce travail de thèse, une série de composés à noyau pyrido[2,3-d]pyrimidine a été développée, tout d'abord, par analogie aux structures brevetées par Takeda puis sur le modèle du Palosuran.<br />La Mélatonine est une hormone à noyau indolique produite pendant la nuit par la glande pinéale et qui présente de nombreuses propriétés dont la plus importante est la synchronisation de l'horloge biologique avec le cycle jour-nuit. L'Agomélatine, analogue mélatoninergique à noyau naphtalénique développé par les Laboratoires Servier pour le traitement de la dépression, est un agoniste des récepteurs MT1 et MT2 et un antagoniste du récepteur 5HT2c. C'est sur ce modèle, qu'ont été développés des ligands à noyau pyrido[2,3-d]pyrimidine par substitution des sommets 2, 4 et 6, soit par alkylation, soit par couplages palladiés. La ramification de la chaîne latérale de l'Agomélatine ayant conduit à des composés actifs, il a été envisagé la synthèse d'analogues possédant la même chaîne en série pyrido[2,3-d]pyrimidine d'une part puis imidazo[1,2-a]pyridine d'autre part.

La mélatonine est connue pour agir directement sur l'horloge circadienne. L'agomélatine est un antidépresseur présentant des propriétés agonistes MT1/MT2 et antagonistes 5-HT2C. Tout d'abord, nous avons évalué les effets de l'agomélatine, de la mélatonine et d'un antagoniste 5-HT2C sur deux sorties de l'horloge (rythme de la mélatonine endogène et de la température corporelle). Les résultats obtenus suggèrent une action centrale de l'agomélatine et de la mélatonine, directement sur l'horloge via les récepteurs MT1/MT2, en induisant une augmentation de l'amplitude et une avance de phase du rythme de mélatonine. Pour la température corporelle, l'ensemble des drogues augmente l'amplitude du rythme, suggérant une action des propriétés agonistes MT1/MT2 et/ou antagonistes 5-HT2C de l'agomélatine. Puis, l'étude sur l'expression du gène horloge Per1, a révélé un effet supérieur de l'agomélatine par rapport à la mélatonine, mais seulement le jour du traitement. L'agomélatine pourrait agir sur la machinerie moléculaire de l'horloge, ce qui reste à exploiter davantage. Ces nouvelles données contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes d'action de l'agomélatine.