L’insuffisance rénale chronique et la dysfonction chronique de l’allogreffe (DCA) sont associées à la fibrogenèse rénale, qui représente un enjeu majeur en santé publique et nécessite l’exploration de nouvelles cibles thérapeutiques. Dans ce contexte, nous avons étudié l’expression des gènes modulés au cours d’un modèle reconnu de fibrogenèse chez la souris (le modèle d’obstruction urétérale unilatéral, ou OUU). L'expression du gène codant pour le récepteur cannabinoïde apparait sept fois augmentée dans les reins pathologiques comparée à leurs contrôles internes. L’expression du récepteur est également significativement augmentée dans plusieurs types de néphropathies et au cours de la DCA chez l’homme. Le système cannabinoïde se compose de deux types de récepteurs, le type 1 (CB1) et le type 2 (CB2). Ceux-ci jouent des rôles opposés au cours de la fibrose hépatique, suggérant que l’inactivation de CB1 et l’activation de CB2 pourraient constituer une thérapeutique anti-fibrosante d’intérêt, indépendamment de leur implication dans le syndrome métabolique. Ainsi, nous avons montré pour la première fois que le blocage de CB1 par invalidation génétique ou par inhibition pharmacologique permet une réduction significative de la fibrose rénale induite par OUU. La potentialisation de cet effet par l’administration d’un agoniste sélectif de CB2 ne semble en revanche pas relevante, illustrant le rôle prédominant de CB1 dans ce modèle. L’étude du mécanisme réalisée in vitro sur des myofibroblastes primaires activés au TGF-β1 révèle une expression de CB1 augmentée, associée à une synthèse de collagènes significativement bloquée après un traitement par un antagoniste sélectif de CB1. Ceci suggère que l’effet anti-fibrosant dépendant de CB1 agit directement sur le myofibroblaste. Ainsi, nos travaux montrent pour la première fois l’effet anti-fibrosant de l’inactivation de CB1, avec une action directe sur la cellule effectrice de la fibrose, suggérant que CB1 représente une nouvelle cible thérapeutique et un médiateur majeur de la fibrose rénale. Son expression dans les néphropathies humaines des reins natifs présente une forte corrélation avec le taux de créatinine et pourrait constituer un nouveau biomarqueur d’atteinte rénale. / Chronic kidney disease, secondary to renal fibrogenesis, is a burden on public health. In the present study, we show that the cannabinoid 1 receptor (CB1) may be a new pathway in renal fibrogenesis, independently of its involvement in metabolic disease. We found that CB1 expression was highly expressed in kidney biopsies of patients suffering from IgA nephropathy, diabetes, and acute interstitial nephritis. We also used an experimental model of renal fibrosis, the unilateral ureteral-obstruction model, in mice. Both genetic and pharmacological invalidation of CB1 induced a profound reduction in renal fibrosis, showing its prominent role in renal fibrosis. Cannabinoid receptor 2 is also involved in renal fibrogenesis but does not potentialize the role of CB1. CB1 expression is drastically increased in myofibroblasts upon TGFß-1 stimulation. The decrease in renal fibrosis during CB1 invalidation is explained by a direct action on myofibroblasts: CB1 blockade reduced collagen expression in vitro. In addition, CB1 also modulates the macrophage infiltrate responsible for renal fibrosis in unilateral ureteral obstruction through a decrease in MCP1 synthesis, a major chemoattractant cytokine. Our study strongly suggests a major role for CB1 in the activation of myofibroblasts, which are the main effector cells in renal fibrogenesis, and suggests that CB1 may represent a major new target for treating chronic kidney disease.

Le système opioïde contrôle la douleur et la récompense, et le récepteur opioïde mu est la cible moléculaire de l’analgésie et de la dépendance aux opiacés. Dans la première partie de la thèse, nous avons montré que ce récepteur est également nécessaire au développement de l’hyperalgie se développant lors d’une administration chronique de morphine. Dans la seconde partie de thèse, nous avons étudié l’impact des interactions entre systèmes opioïde et cannabinoïde sur les effets associés à l’administration chronique de morphine. Nous avons exploré les effets d’un prétraitement avec un agoniste sélectif du récepteur cannabinoïde CB1, l’arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA) sur le développement de réponses nociceptives morphiniques, le sevrage, la récompense et des comportements naturels. L’étude comportementale a été complétée par des analyses transcriptionnelles et fonctionnelles afin d’identifier les processus neuroadaptatifs mis en jeu. Nos travaux montrent que l’activation des récepteurs CB1 et Mu présentent des effets bénéfiques sur les paramètres comportementaux associés à l’addiction, suggérant un intérêt thérapeutique potentiel à associer ces composés en clinique. / The opioid system controls pain and reward, and the Mu opioid receptor plays a central role in these effects. In the first part of the thesis, we showed that Mu receptor is also involved in the development of hyperalgesia induced by chronic opiate exposure. In the second part of the thesis, we studied the impact of opioid and cannabinoid interactions on effects associated to chronic morphine administration. We explored the effects of a pretreatment with a CB1 cannabinoid receptor selective agonist, arachidonyl-2-chloroethylamide (ACEA), on morphine-associated nociceptive, withdrawal, reward and naturalistic behaviors. To complete this behavioral study, we performed transcriptional and functional analyses to identify the neuroadaptative processes involved. Our study demonstrates that dual activation of CB1 and Mu receptors has a beneficial effect on behavioral parameters related to addiction, pointing to potential usefulness of combining both medications for therapeutic interventions.

L'étude de l'impact des facteurs environnementaux sur les effets à long-terme des psychostimulants a montré que des facteurs négatifs, comme le stress, augmentent le risque de développer une addiction, alors que des facteurs positifs, comme l'exposition à des conditions stimulantes, le réduisent. Une partie de cette thèse a consisté à rechercher les mécanismes neurobiologiques et cellulaires qui sous-tendent cette influence environnementale. Ainsi, l'exposition d'animaux à un environnement enrichi (EE), qui procure des conditions stimulantes, diminue leur niveau d'anxiété, un effet qui serait en partie lié à la régulation de gènes appartenant au système cannabinoïde endogène (SCE) dans des régions impliquées dans la réactivité au stress (article 1). Par ailleurs, nos travaux ont mis en évidence des limites de l'exposition à l'EE : quand celle-ci est interrompue, ses effets bénéfiques sont perdus et la vulnérabilité à la cocaïne est même augmentée. Ceci s'expliquerait par l'apparition d'un état émotionnel négatif, associé à une activation du facteur CREB dans l'amygdale étendue, une région carrefour entre la récompense et le stress (article 2). Nous nous sommes aussi intéressés à la toxicité de la méthamphétamine et à sa modulation par le SCE, pour lequel des propriétés neuroprotectives avaient déjà été suggérées. Ainsi, une stimulation pharmacologique du SCE permet de prévenir la neurotoxicité dopaminergique induite par la méthamphétamine (article 3). Nos résultats soulignent la complexité d'utilisation des manipulations environnementales et mettent en lumière les capacités protectives du SCE contre la dépendance et la neurotoxicité engendrées par les psychostimulants. / Studies of the impact of environmental factors on the long-term effects of psychostimulants have shown that negative factors, such as stress, increase the risk of developing drug addiction, while positive factors, such as exposure to stimulating conditions, reduce it. The first aim of this thesis work was to look for the neurobiological and cellular mechanisms that underlie this environmental influence. We found that exposure of animals to stimulating enriched environments (EE) reduces anxiety levels, an effect that may be partly related to the regulation of genes belonging to the endogenous cannabinoid system (ECS) in regions involved in stress reactivity (Article 1). In addition, our work has highlighted some limitations of the exposure to EE since discontinuation of enrichment results not only in the loss of its beneficial effects but also in increased vulnerability to cocaine. This effect is associated with emotional distress associated and changes in the activity of the transcription factor CREB in the extended amygdala, an interface region between reward and stress processes (Article 2). We also investigated whether ECS, for which neuroprotective properties have already been suggested, could reduce the brain toxicity induced by methamphetamine. We found that pharmacological stimulation of ECS provides protection against the methamphetamine-induced dopaminergic neurotoxicity (Article 3). Our results highlight the complex consequences of environmental conditions on brain and behavior and highlight the protective role of ECS against both addiction and neurotoxicity induced by psychostimulants.

La perception sensorielle dépend d'une interaction constante entre plusieurs zones corticales. Typiquement, pour chaque sens il y a une zone primaire qui reçoit directement des informations sensorielles du thalamus et une zone secondaire qui associe cette information avec des centres cognitifs plus élaborés (information descendante). Pourtant, les propriétés synaptiques et les microcircuits impliqués dans ces différents processus ne sont toujours pas élucidés. Nous savons que le récepteur cannabinoïde de type 1 (CB1) est exprimé à un plus grand niveau dans les cortex sensoriels secondaires. Ce récepteur est principalement exprimé par des cellules paniers inhibitrices qui expriment aussi le peptide cholecystokinin (CCK). En utilisant des enregistrements entre des paires d'IN CCK/CB1 et NP dans la couche 2/3 (C2/3) des centres visuels primaires (V1) et secondaires (V2) de souris adultes, nous avons demontré que dans le V1 les IN CCK projettent quasiment exclusivement dans leur propre couche, tandis que dans le V2 ils projettent aussi dans la couche 4 (C4). Malgré cette difference morphologique, ces IN avaient les mêmes signatures électrophysiologiques, suggérant qu'il s'agisse bien d'un type cellulaire homogène. En revanche, les connections synaptiques avec les NP étaient nettement plus petites et non fiable dans la C2/3 de V2. Cette différence disparut avec l'application d'un antagoniste de CB1, suggérant que ce récepteur médie une inhibition tonique qui est spécifique à une zone et couche corticale. Cette étude montre ainsi qu'il existe des microcircuits inhibiteurs particuliers dans les aires primaires et secondaires visuelles. / During sensory processing, the correct subjective representation and interpretation of the external world is accomplished by a constant bi-directional communication between primary and secondary sensory cortices. Yet, the specific microcircuit players involved in these distinct cortical areas are still poorly characterized. After finding that the cannabinoid receptor (CB1) is more widely expressed in secondary than in primary sensory areas, we asked whether the neurons expressing CB1 had different properties in the two areas. CB1 is mainly expressed in large inhibitory basket cells that target the soma of other neurons. Using whole-cell patch clamping in acute brain slices from adult mice, we found that in layer 2/3 of the primary visual area of mice (V1), CB1+ interneurons exerted strong and reliable inhibition onto pyramidal cells, in contrast with the small and unreliable inhibition in secondary visual area (V2). Interestingly, pharmacological blocking of CB1Rs in V2 led to a potentiation of inhibition, while in V1 this effect was not observed, suggesting that CB1 interneurons in V2 are ‘doped’ by tonically or constitutively activated receptors. Differences in CB1 mediated plasticity also support this hypothesis. In V2, CB1+ interneurons projected their axons both within their cortical layer and to deeper layers, while in V1 these projections were principally intralaminar. Strikingly, infra laminar connections in V2 shared synaptic characteristics with those of L2/3 in V1. This study therefore suggests that different visual areas exhibit differential CB1-mediated modulation of perisomatic inhibition onto layer 2/3 and 4 principal neurons.

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