L'imagerie TEP des récepteurs 5-HT1A a montré des modifications de la fixation hippocampique du radioligand antagoniste [18F]MPPF chez des patients souffrant de maladie d'Alzheimer (MA). Si les antagonistes se fixent indistinctement sur les récepteurs fonctionnels et non fonctionnels, les agonistes 5-HT1A, comme le ligand TEP [18F]F15599, ciblent les récepteurs fonctionnels (couplés aux protéines G). Notre objectif est de montrer que le ratio entre les récepteurs 5-HT1A couplés et non couplés varie avec l'évolution de la MA. Ainsi, l'analyse post-mortem d'hippocampes de patients à différents stades de la MA a montré une diminution significative du marquage au [18F]F15599 dès les stades précoces de la MA. Puis nous avons précisé le profil pharmacologique de trois agonistes 5-HT1A : le 8-OH-DPAT, le F13714 et le F15599. L'imagerie IRM fonctionnelle lors de stimuli pharmacologiques (IRMph) permet l'exploration de réseaux neuronaux activés par une molécule. Nous avons comparé chez le rat les cartes d'activation des trois agonistes 5-HT1A et d'un antagoniste, le MPPF. Chaque molécule présente un schéma d'activation spécifique, ouvrant le champ à un ciblage distinct, tant pour la thérapeutique que pour l'imagerie. Enfin, nous avons travaillé à la mise au point d'un radioligand TEP des récepteurs 5-HT6, également impliqués dans la MA. En collaboration avec une équipe de chimistes, nous avons évalué in vitro et in vivo trois radioligands 5-HT6 potentiels. Nous montrons que le radioligand [18F]2FNQ1P est le premier à montrer un ciblage spécifique des récepteurs 5-HT6 in vivo / PET imaging using 5-HT1A radiotracers shows a modified expression of this serotonin receptor in the hippocampus of Alzheimer’s disease (AD) patients. However, these antagonists PET radioligands bind indiscriminately to the functional and the non-functional states of 5-HT1A receptors. The comparison of a PET agonist, binding selectively to the functional receptors, with a PET antagonist would therefore provide original information on 5-HT1A receptor impairment during AD. We found that [18F]F15599 in vitro binding decreased in dentate gyrus of AD patients. In contrast, binding of [18F]MPPF was unchanged. These results support the concept of functional PET imaging using agonist radiotracers in clinical studies. Then, we compared with functional MRI (PhMRI) the pharmacological profile of three 5-HT1A agonists (8-OH-DPAT, F13714 and F15599) and one antagonist (MPPF). PhMRI revealed that each molecule has its specific activation pattern, opening new ways in pharmacology or imaging. Finally, we developed in collaboration with chemists several 5-HT6 radioligand-candidates and evaluated their characteristics for PET imaging. Three radiotracers were evaluated in vitro and in vivo in rodent and feline models. We concluded that [18F]2FNQ1P is the first radioligand with suitable characteristics for PET imaging of 5-HT6 receptors, justifying further evaluations

Le GABA et la glycine, principaux neurotransmetteurs inhibiteurs de la moelle épinière adulte, jouent un rôle clé dans la plasticité neuronale. Ils peuvent être excitateurs selon la concentration en chlorure du neurone cible. Celle-ci est principalement régulée par les co-transporteurs, KCC2, spécifique des neurones et NKCC1, ubiquitaire. Ces protéines font respectivement sortir et entrer les ions chlorure. Au cours du développement, l’expression de KCC2 augmente alors que celle de NKCC1 diminue, au moment où l’effet des potentiels post-synaptiques inhibiteurs sur le potentiel de membrane des neurones passe d’une dépolarisation à une hyperpolarisation. Une lésion médullaire à P0 bloque cette augmentation développementale. Cela est corrélé à une perte de fonction de KCC2, laquelle est restaurée après traitement avec un agoniste des récepteurs 5-HT2, indiquant que les voies descendantes issues du tronc cérébral, en particulier sérotoninergique, sont essentielles à la maturation du système inhibiteur. Une lésion chez l’adulte, induit une diminution de l’expression KCC2, en particulier à la surface des motoneurones et de ce fait, de la force de l’inhibition post-synaptique. Le BDNF est impliqué dans cette diminution mais son effet s’inverse 15 jours après la lésion, permettant le réacheminement de KCC2 à la surface des cellules. La phosphorylation des tyrosines et sérines serait impliquée dans l’adressage et la stabilisation de KCC2 dans la membrane plasmique alors que celle des thréonines jouerait un rôle dans son activation fonctionnelle. Ces résultats indiquent que KCC2 est une cible de choix pour restaurer l’inhibition neuronale dans la moelle épinière après traumatisme. / Le GABA et la glycine, principaux neurotransmetteurs inhibiteurs de la moelle épinière adulte, jouent un rôle clé dans la plasticité neuronale. Ils peuvent être excitateurs selon la concentration en chlorure du neurone cible. Celle-ci est principalement régulée par les co-transporteurs, KCC2, spécifique des neurones et NKCC1, ubiquitaire. Ces protéines font respectivement sortir et entrer les ions chlorure. Au cours du développement, l’expression de KCC2 augmente alors que celle de NKCC1 diminue, au moment où l’effet des potentiels post-synaptiques inhibiteurs sur le potentiel de membrane des neurones passe d’une dépolarisation à une hyperpolarisation. Une lésion médullaire à P0 bloque cette augmentation développementale. Cela est corrélé à une perte de fonction de KCC2, laquelle est restaurée après traitement avec un agoniste des récepteurs 5-HT2, indiquant que les voies descendantes issues du tronc cérébral, en particulier sérotoninergique, sont essentielles à la maturation du système inhibiteur. Une lésion chez l’adulte, induit une diminution de l’expression KCC2, en particulier à la surface des motoneurones et de ce fait, de la force de l’inhibition post-synaptique. Le BDNF est impliqué dans cette diminution mais son effet s’inverse 15 jours après la lésion, permettant le réacheminement de KCC2 à la surface des cellules. La phosphorylation des tyrosines et sérines serait impliquée dans l’adressage et la stabilisation de KCC2 dans la membrane plasmique alors que celle des thréonines jouerait un rôle dans son activation fonctionnelle. Ces résultats indiquent que KCC2 est une cible de choix pour restaurer l’inhibition neuronale dans la moelle épinière après traumatisme.

Chez les rongeurs, la mémoire procédurale est préservée alors que la mémoire « déclarative » est profondément altérée au cours du vieillissement normal ou pathologique.L’injection d’un agoniste partiel des récepteurs 5-HT4 (SL 65.0155. 0.01mg/kg) permet aux rongeurs de récupérer leurs facultés dans une tâche de discrimination olfactive, le labyrinthe olfactif par exemple.L’activation des récepteurs 5-HT4 par un agoniste pourrait être utilisée pour lutter contre les dysfonctionnements mnésiques rencontrés dans certaines pathologies neurodégénératives telle que la maladie d’Alzheimer. L’injection d’un agoniste partiel des récepteurs 5-HT4 (SL 65.0155. 0.01mg/kg) permet aux rongeurs de récupérer leurs facultés dans une tâche de discrimination olfactive, le labyrinthe olfactif par exemple.L’activation des récepteurs 5-HT4 par un agoniste pourrait être utilisée pour lutter contre les dysfonctionnements nésiques rencontrés dans certaines pathologies neurodégénératives telle que la maladie d’Alzheimer. / In normal aging or pathological brain diseases in rodents procedural memory is spared while reference memory is deeply impaired.Injection of a partial selective 5-HT4 agonist (SL65.0155. 0.01mg/kg) enabled complete recovery of association learning performance in an olfactory associative discrimination task, the olfactory tubing maze for exemple.Activation of 5-HT4 receptors by a selective agonist could be useful for the symptomatic treatment of memory dysfunctions related to pathological aging such as Alzheimer’disease.

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Dans la majorité des cas, l’hypersécrétion de cortisol résulte d’un adénome hypophysaire sécrétant de l’ACTH (maladie de Cushing). Plus rarement, le syndrome de Cushing est la conséquence d’un adénome corticosurrénalien unilatéral ou d’une hyperplasie bilatérale des surrénales (HMBS) sécrétant du cortisol. Ces deux pathologies appartiennent à la catégorie des hypercortisolismes dits ACTH-indépendants en raison des taux plasmatiques effondrés d’adrénocorticotrophine (ACTH). Les mécanismes moléculaires à l’origine de la sécrétion accrue de cortisol par ces lésions sont longtemps restés méconnus. Au cours des dernières années, des avancées considérables ont été réalisées dans la compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la physiopathologie du syndrome de Cushing. Deux grands types d’anomalies paraissent impliqués dans la pathogénie de l’hypercortisolisme : des mutations germinales et somatiques activant des voies de signalisation intracellulaires et l’expression illégitime de récepteurs membranaires. Dans la surrénale humaine normale, la sérotonine (5-HT), synthétisée et libérée par les mastocytes sous-capsulaires, stimule la sécrétion des corticostéroïdes via son récepteur 5-HT4. Ce dernier est principalement localisé à la surface des cellules de la zone glomérulée mais faiblement exprimé au niveau des cellules de la zone fasciculée, expliquant l’action stimulante prédominante de la 5-HT sur la sécrétion d’aldostérone. Dans la dysplasie micronodulaire pigmentée des surrénales, l’activation de la voie AMPc/PKA par une mutation du gène PRKAR1A est responsable d’une surexpression de la tryptophane hydroxylase (TPH) de type 2, enzyme limitante de la synthèse de 5-HT, et des récepteurs sérotoninergiques 5-HT4, 5-HT6 et 5-HT7 couplés positivement à la voie AMPc/PKA dans les cellules cortisolosécrétrices. Chez l’Homme, la sécrétion de cortisol est physiologiquement stimulée par l’ACTH également via la voie AMPc/PKA. Les patients souffrant de maladie de Cushing, d’un syndrome de Cushing paranéoplasique (paraCS), d’un déficit en 21-hydroxylase ou d’HMBS présentent des taux d’ACTH plasmatique ou intrasurrénalienne élevés. Chez ces patients, nous montrons que la stimulation chronique de la voie AMPc/PKA par l’ACTH provoque une surexpression de la TPH de type 1, du récepteur eutopique 5-HT4 et des récepteurs ectopiques 5-HT6 et 5-HT7 dans les cellules stéroïdogènes. Pour l’un des patients avec paraCS, nous avons pu montrer que les cellules corticosurrénaliennes en culture sécrètent du cortisol en réponse à la 5-HT ou à des agonistes des récepteurs 5-HT4 ou 5-HT7. Par ailleurs, le rôle de la voie Wnt/-caténine dans l’apparition des récepteurs illégitimes reste controversé. Nous avons donc évalué l’expression des récepteurs 5-HT4, 5-HT6, 5-HT7, du LH-R et du GIP-R dans une tumeur corticosurrénalienne avec mutation germinale du gène APC et deux modèles d’activation constitutive de la voie Wnt/-caténine dans le cortex surrénalien, incluant des souris génétiquement modifiées et des cellules corticosurrénaliennes humaines en culture primaire. Nos résultats indiquent que l’activation de la voie Wnt/-caténine favorise une surexpression significative du LH-R dans les 3 modèles étudiés. Globalement, les données issues de notre travail montrent que l’activation de voies de signalisation intracellulaire, comme la voie AMPc/PKA par l’ACTH ou la voie Wnt/-caténine par des mutations génétiques, favorise l’émergence de systèmes de régulation surrénaliens aberrants. Ils indiquent en outre que la 5-HT intrasurrénalienne est impliquée dans l’hypersécrétion de corticostéroïdes associée à différentes pathologies incluant la maladie de Cushing et le syndrome de Cushing paranéoplasique, le bloc en 21-hydroxylase et l’HMBS. Le recours à des inhibiteurs sélectifs de la tryptophane hydroxylase pourrait donc permettre de réduire l’excès de stéroïdes chez les patients atteints de ces affections. / In most cases, cortisol hypersecretion (Cushing’s syndrome; CS) results from ACTH-producing pituitary adenoma (Cushing’s disease). Occasionally, CS is the consequence of a unilateral adrenal adenoma or a bilateral macronodular adrenal hyperplasia (BMAH) producing cortisol. In these conditions, hypercortisolism is referred to as “ACTH-independent” owing to suppressed plasma ACTH levels. The molecular mechanisms underlying the maintenance of cortisol hypersecretion by adrenocortical adenomas and BMAHs in the absence of circulating ACTH has long remained unknown. However, major advances have been made during the past recent years in the comprehension of the pathophysiology of primary adrenal CS. Two main types of molecular defects have been shown to favor cortisol hypersecretion by adrenocortical neoplasms: somatic mutations responsible for activation of intracellular signaling pathways and abnormally expressed (or illegitimate) membrane receptors by tumor cells. In the human adrenal gland, serotonin (5-HT), released by subcapsular mast cells stimulates corticosteroid secretion through activation of its type 4 receptor (5-HT4R). The 5-HT4R is principally expressed in zona glomerulosa cells but weakly expressed in zona fasciculata cells explaining why 5-HT strongly stimulates aldosterone production. Interestingly, in primary pigmented nodular adrenocortical disease (PPNAD) cells, activation of the cAMP/PKA pathway by PRKAR1A mutations triggers upregulation of the 5-HT synthesizing enzyme tryptophan hydroxylase (TPH) type 2 together with the 5-HT4, 5-HT6 and 5-HT7 receptors, positively coupled to cAMP/PKA signaling pathway. 5-HT strongly stimulates cortisol production and inhibition of TPH reduced corticosteroidogenesis in cultured PPNAD cells. In human, cortisol secretion is normally stimulated by ACTH also through activation of the cAMP/PKA signaling pathway. Patients suffering from Cushing’s disease, paraneoplastic Cushing’s syndrome (paraCS), 21-hydroxylase deficiency or BMAH display high plasma or intraadrenal ACTH levels. In these patients, we show that chronic stimulation of cAMP/PKA pathway by ACTH induces TPH type 1 and 5-HT4/6/7 receptors overexpression in steroidogenic cells. In primary cultured adrenocortical cells originating from a patient with paraCS, 5-HT and 5-HT4/7 receptors agonists were able to activate cortisol secretion. On the other hand, the role of Wnt/-catenin signaling pathway in the emergence of illegitimate receptors is still debated. We therefore evaluated 5-HT4, 5-HT6, 5-HT7, LH/hCG and GIP receptors expression in an adrenocortical tumor with APC germline mutation and two experimental models of constitutive activation of β-catenin in adrenocortical cells, namely genetically modified mice and human transfected adrenocortical cells. Our results indicate that Wnt/-catenin pathway activation promotes significant overexpression of LH/hCG receptor in the 3 models investigated. Globally, our data show that activation of intracellular signaling pathways such as the cAMP/PKA pathway by ACTH or Wnt/-catenin by genetic mutations favors the emergence of abnormal regulatory systems in the adrenal cortex. Our results also demonstrate that intraadrenal 5-HT is involved in corticosteroids hypersecretion related to different diseases including Cushing’s disease, paraneoplastic Cushing’s syndrome, 21-hydroxylase deficiency and BMAH. TPH inhibitors may thus represent a new therapeutic approach of corticosteroid excess in patients suffering from these disorders.

Au niveau des artères intrapulmonaires (AIP) de rats sains, la connexine 43 (Cx43) située au niveau de la jonction myoendothéliale (JME) intervient dans la réactivité à la 5-HT. La 5-HT produit de l’anion superoxyde (O2•) au niveau du muscle lisse et du monoxyde d’azote (NO) au niveau de l’endothélium des AIP. La Cx43 permet alors le passage de l’O2• du muscle lisse vers l’endothélium de façon à diminuer la biodisponibilité du NO et maintenir une contraction physiologique de l’artère pulmonaire. Cependant, l’augmentation d’O2• par d’autres agonistes vasoconstricteurs tels que l’endothéline-1 (ET-1) et la phényléphrine (PHE) et les mécanismes impliqués dans cette augmentation restent encore méconnus dans la circulation pulmonaire. Ainsi, ce travail vise à identifier les agonistes qui provoquent une augmentation de la quantité d’O2• et à mettre en évidence les voies de signalisation mises en jeu au niveau des AIP de rats. Par ailleurs, la Cx43 étant impliquée dans la réactivité des AIP de rats sains à la 5-HT, le rôle de la Cx43 dans la circulation pulmonaire pathologique a été étudié à l’aide d’un modèle de souris hétérozygote pour la Cx43 (souris Cx43+/-) souffrant d’hypertension pulmonaire (HTP) hypoxique chronique (HC). Nous avons montré que l’augmentation d’O2•au niveau des AIP est un mécanisme exclusif de la 5-HT. Cette augmentation provient uniquement d’une augmentation de production par la mitochondrie et les NADPH oxydases via un mécanisme de « ROS-induced ROS release » dépendant de la PKC. La 5-HT agit par le biais des récepteurs 5-HT2A, induit un influx calcique extracellulaire qui augmente la concentration calcique mitochondriale provoquant une augmentation de production d’O2• par le complexe I de la chaîne respiratoire mitochondriale. De plus, cette voie s’exerce au sein des microdomaines de signalisation, notamment les cavéoles. D’autre part, chez les souris Cx43+/- HTP HC le remodelage des AIPest inhibé et l’hypertrophie ventriculaire droite est freinée. La vasoréactivité des AIP à la 5-HT, à l’ET-1 et à la PHE est modifiée chez les souris Cx43+/- saines et HTP HC par rapport aux souris sauvages. Ces données apportent (1) des éléments de compréhension sur les voies de signalisation mises en jeu dans la production d’O2• en réponse à la 5-HT dans la circulation pulmonaire de rats sains et (2) de connaissances nouvelles sur le rôle de la Cx43 dans les AIP de souris saines et souffrant d’HTP HC. / Under physiological conditions, in rat intrapulmonary arteries (IPA), connexin 43 (Cx43) localised at the myoendothelial junctions is involved in the reactivity to serotonin (5-HT). 5-HT increases superoxide anion (O2•) in the smooth muscle and nitric oxide (a vasodilator) in the endothelium. O2• will then rapidly pass through Cx43 to scavenge endothelial NO to decrease the bioavailability of the latter and hence maintain IPA contraction in physiological conditions. However, to date, the increase in O2• level by other contractile agonists such as endothelin-1 (ET-1) and phenylephrine (PHE) and the mechanism involved in this increase are still unknown in the pulmonary circulation. The goal of this present work is to identify the contractile agonists involved in the increase of O2• and to highlight the signaling pathways involved in the agonists-induced increase of O2•. As Cx43 plays an important role in IPA contractile reactivity to 5-HT in healthy rats, the role of Cx43 under pathological conditions of the pulmonary circulation has been studied with a mice model heterozygous for Cx43 (Cx43+/-) suffering from hypoxic pulmonary hypertension (HPH). We have shown that O2• increase in rat IPA is exclusive to 5-HT. 5-HT-induced O2• increase in rat IPA is only from an increase in production by the mitochondria and NADPH oxydase via a ROS-induced ROS release mechanism dependent on PKC. Upon binding to 5-HT2A receptors, 5-HT induces an extracellular calcium influx which is responsible for an increase in mitochondrial calcium level and causes an upregulation in O2• production by the complex I of the mitochondrial respiratory chain. Moreover, this signaling pathway takes place in specialized microdomains, namely caveolae. On the other hand, interestingly, in Cx43+/- HPH mice, IPA remodeling is inhibited and right ventricular hypertrophy is less intense. IPA vasoreactivity to 5-HT, ET-1 and PHE is modified in Cx43+/- healthy and HPH mice as compared to wild type mice. These data bring (1) new elements of comprehension in the signaling pathways involved in 5-HT-induced O2• production in healthy rat pulmonary circulation and (2) new insights on the role of Cx43 in mice IPA under physiological and HPH conditions.

Introduction: La fibromyalgie (FM) et la dépression majeure (MDD) sont des comorbidités fréquentes qui partagent des altérations communes dans la neurotransmission sérotoninergique. Cependant, on ignore encore si ces altérations sont persistantes ou transitoires. Objectifs : Le but principal de cette étude était (i) de mesurer les changements dans l’expression du transporteur de sérotonine (SERT) chez les patients FM, MDD et FM/MDD, par rapport aux volontaires sains (VS); et (ii) d’évaluer l’effet des traitements pharmacologiques (quétiapine et divers antidépresseurs) sur l’expression du SERT chez ces sujets. Des analyses exploratoires de l’expression du transporteur de dopamine (DAT) ont aussi été réalisées. Méthodologie: Les PBMC sont isolées chez les patients FM (n=55), MDD (n=50), et FM/MDD (n=120), et chez les VS (n=62). L’expression de SERT et de DAT a été analysée au niveau de l’ARNm par PCRq. La signification statistique est analysée par des analyses de variance et des modèles linéaires mixtes. Résultats: L’expression de l’ARNm du SERT est significativement diminuée chez les patients MDD, par rapport aux VS (p<0.001), mais pas elle est inchangée chez les patients FM et FM/MDD. Les traitements pharmacologiques entrainaient une amélioration des symptômes cliniques de la FM et de la MDD, mais ils n’avaient aucun effet sur l’expression de l’ARNm du SERT chez les patients. Comparativement au SERT, l’ARNm du DAT est indétectable chez plusieurs participants. Discussion/Conclusion : Ces résultats corroborent le rôle du SERT dans la physiopathologie de la MDD. De plus, ils démontrent que la diminution de l’expression du SERT est un phénomène persistant plutôt que transitoire. / Introduction: Fibromyalgia (FM) and major depression disorder (MDD) are frequent comorbidities. Both disorders may share common serotonergic alterations, but it is still unclear whether these alterations are persistent or transient. Objectives: The primary objective of this study was to (i) examine the changes in expression of serotonin transporter (SERT) in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in FM, MDD and FM/MDD subjects, compared to healthy controls; and to (ii) evaluate the effect of drug treatment (quetiapine and various antidepressants) on the expression of SERT in these subjects. Exploratory analyses on the expression of the dopamine transporter (DAT) were also performed. Methods PBMC were isolated from FM, MDD and FM/MDD subjects, and healthy controls. SERT and DAT expression were analysed at the mRNA level by qPCR. Statistical analyses were performed using analyses of variance and linear mixed-effects model. Results: The mRNA expression of SERT was significantly reduced in MDD subjects compared to healthy controls (p<0.001), but not in FM nor in FM/MDD subjects. Although drug treatments improved symptoms in FM, MDD and FM/MDD subjects, they had no significant effect on SERT mRNA expression. Comparatively to SERT, DAT mRNA expression was undetectable in several participants. Discussion/Conclusion: These results corroborate the role of SERT in the pathophysiology of MDD. They also show that the decreased expression of SERT mRNA is a persistent rather than a transient phenomenon in MDD.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le système immunitaire contribue au maintien de l'intégrité de l'organisme en s'opposant à la pénétration d'agents extérieurs, en particulier des agents infectieux, et en éliminant les cellules malignes. L'activation des cellules du système immunitaire met en jeu plusieurs mécanismes de signalisation intracellulaire, incluant la translocation nucléaire du facteur de transcription ubiquitaire, NF-KB. Celui-ci joue un rôle important dans les réponses immunes et inflammatoires, et particulièrement dans la prolifération et la survie des lymphocytes T et B. Le fonctionnement du système immunitaire est fortement régulé par les interactions entre les diverses cellules de ce système, et par l'action des anticorps et des cytokines. De plus, il existe des communications bidirectionnelles entre le système immunitaire et le système neuro-endocrinien par l'intermédiaire des neurotransmetteurs, hormones et cytokines qui agissent sur leurs récepteurs spécifiques. Les organes lymphoïdes primaires et secondaires sont innervés par des terminaisons nerveuses qui libèrent des neurotransmetteurs qui sont impliqués dans le contrôle de la différenciation, la prolifération et le fonctionnement des cellules immunitaires. En l'occurrence, la sérotonine est colibérée avec la noradrénaline au niveau des terminaisons nerveuses innervant les organes lymphoïdes primaires et secondaires. Les plaquettes, les mastocytes (chez les rongeurs), les monocytes et les lymphocytes T activés sont aussi des sources importantes de sérotonine au niveau des organes lymphoïdes et des sites inflammatoires. Plusieurs études suggèrent l'implication du système sérotoninergique dans la régulation de la réponse immunitaire. Cependant, les récepteurs impliqués dans ces effets ne sont pas encore bien caractérisés. Dans la présente étude, notre but était de caractériser le récepteur 5-HTiA des lymphocytes B et T, ses fonctions, et ses mécanismes de signalisation cellulaire. Les objectifs spécifiques étaient: (i) étudier et comparer l'expression du récepteur 5-HTiA dans les lymphocytes T et B avant et après activation par des mitogènes; (ii) évaluer le rôle du facteur de transcription NF-KB dans la régulation de l'expression du récepteur 5-HTiA des lymphocytes; (iii) étudier le rôle du récepteur 5-HTiA dans la régulation de la proliferation et la survie des lymphocytes; et (iv) évaluer l'implication du facteur de transcription NF-KB dans les mécanismes de transduction du signal du récepteur 5-HTiA des lymphocytes. Les résultats montrent que les lymphocytes T et B expriment faiblement l'ARN messager 5-HTiA, et le niveau d'expression est fortement augmenté après activation mitogénique. Les niveaux d'expression du 5-HTiA sont comparables chez les deux populations de lymphocytes. Les mitogènes n'influencent pas la stabilité de l'ARN messager 5-HTiA, mais son induction est bloquée par l'actinomycine D, et par les inhibiteurs du NF-KB. De plus, l'expression membranaire de la protéine 5-HTiA augmente après stimulation mitogénique, en parallèle avec l'augmentation de la transcription de l'ARN messager. D'autres part, les agonistes sélectifs 5-HTiA augmentent la prolifération et la survie des lymphocytes activés; ils inhibent la mort des lymphocytes par apoptose, en association avec une augmentation de la translocation du NF-KB dans le noyau. Ainsi, le facteur de transcription NF-KB joue un rôle central dans la surexpression du récepteur 5-HTiA et dans la transmission des signaux de ce récepteur dans l'amélioration de la survie et l'augmentation de la prolifération des lymphocytes activés. Ces résultats suggèrent que le récepteur 5-HTiA des lymphocytes joue un rôle dans l'amplification des réponses immunes et inflammatoires, ce qui en fait une cible thérapeutique potentielle pour moduler l'immunité.

Nous avons étudié les relations anatomiques entre les systèmes de neurotransmission à substance P (SP) et à sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT) dans le noyau du raphé dorsal (NRD) du rongeur, afin de mieux comprendre les interactions entre ces systèmes durant la régulation de l’humeur. Le NRD reçoit une innervation SP provenant de l’habenula, et le blocage pharmacologique des récepteurs neurokinine-1 (rNK1) de la SP aurait des effets antidépresseurs. Chez le rongeur, le traitement par les antagonistes des rNK1 s’accompagne d’une désensibilisation des autorécepteurs 5-HT1A de la 5-HT et d’une hausse de l’activité des neurones 5-HT dans le NRD, suggérant des interactions locales entre ces deux systèmes. Dans un premier temps, nous avons démontré par doubles marquages immunocytochimiques en microscopies optique, confocale et électronique, la présence du rNK1 dans une sous-population de neurones 5-HT du NRD caudal. Lors de l’analyse en microscopie électronique, nous avons pu constater que les rNK1 étaient principalement cytoplasmiques dans les neurones 5-HT et membranaires sur les neurones non 5-HT du noyau. Grâce à d’autres doubles marquages, nous avons aussi pu identifier les neurones non-5-HT porteurs de rNK1 comme étant GABAergiques. Nous avons ensuite combiné l’immunomarquage de la SP avec celui du rNK1, dans le but d’examiner les relations entre les terminaisons (varicosités *) axonales SP et les neurones 5-HT (pourvus de rNK1 cytoplasmiques du NRD caudal. En simple marquage de la SP, nous avons pu estimer à 41% la fréquence avec laquelle les terminaisons SP font synapse. Dans le matériel doublement marqué pour la SP et son récepteur, les terminaisons SP ont été fréquemment retrouvées en contact direct ou à proximité des dendrites munies de rNK1 cytoplasmiques, mais toujours éloignées des dendrites à rNK1 membranaires. Pour tester l’hypothèse d’une internalisation soutenue des rNK1 par la SP dans les neurones 5-HT, nous avons ensuite examiné la localisation subcellulaire du récepteur chez le rat traité avec un antagoniste du rNK1, le RP67580. La densité du marquage des rNK1 a été mesurée dans le cytoplasme et sur la membrane des deux types de dendrites (5-HT: rNK1 cytoplasmiques; non 5-HT: rNK1 membranaires). Une heure après une injection unique de l’antagoniste, la distribution du rNK1 est apparue inchangée dans les deux types de neurones (5-HT et non 5-HT). Par contre, après un traitement quotidien de 7 ou 21 jours avec l’antagoniste, nous avons mesuré une augmentation significative des densités cytoplasmique et membranaire du rNK1 dans les neurones 5-HT, sans aucun changement dans les neurones non 5-HT. Ces traitements ont aussi augmenté l’expression du gène rNK1 dans le NRD. Enfin, nous avons mesuré une hausse de la densité membranaire du rNK1 dans les neurones 5-HT, sans hausse de densité cytoplasmique, par suite d’une lésion bilatérale de l’habenula. Ces résultats confortent l’hypothèse d’une activation et d’une internalisation soutenues des rNK1 par la SP dans les neurones 5-HT du NRD caudal. Ils suggèrent aussi que le trafic des rNK1 dans les neurones 5-HT du NRD représente un mécanisme cellulaire en contrôle de l’activation du système 5-HT par les afférences SP en provenance de l’habenula. / We have studied in detail the relationships between substance P (SP) and serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) neurotransmission systems in the dorsal raphe nucleus (DRN) of rodents, in order to further our understanding of their interaction during mood regulation. The DRN receives a SP innervation arising from the habenula and, in human, it is known that blockade of the neurokinin-1 receptor (NK1r) of SP by antagonists may have antidepressant effects. In rodents, treatment with NK1r antagonists is known to increase the firing of DRN 5-HT neurons and to induce a desensitization of their 5-HT1A autoreceptors, suggesting local interactions between the SP and 5-HT systems. In a first step, we were able to demonstrate by means of light, confocal, and electron microscopic immunocytochemistry, including double immunolabelings of NK1r and of the biosynthetic enzyme of 5-HT, tryptophane hydroxylase, the presence of NK1r in a subpopulation of 5-HT neurons in the caudal DRN of rat and mouse. After the dual immunolabelings for electron microscopy, we also found that NK1r was mostly cytoplasmic in 5-HT neurons while predominating on the plasma membrane of TPH negative (non 5-HT) neurons. Subsequently, in additionnal double labeling experiments, we were able to identify most if not all non 5-HT dendrites bearing membranous NK1r as GABAergic. In a second step, we combined the immunolabeling of SP with that of NK1r, in order to examine the relationships between SP axon terminals (varicosities *) and the two categories of DRN neurons (5-HT: cytoplasmic NK1r; non 5-HT: membranous NK1r). After single SP labeling, we could estimate the frequency with which SP terminals made synapse at 41%, at least. In the material doubly labeled for SP and NK1r, the SP terminals were often found in close contact or in the immediate proximity of dendrites endowed with cytoplasmic receptor, but never near non 5-HT dendrites bearing membrane bound receptors. To test the hypothesis of a sustained internalization of NK1r in 5-HT neurons, we then tested the effects of RP67580, a selective NK1r antagonist, on the subcellular localization of the receptor. One hour after administration of a single dose, the NK1r distribution was unchanged in both types of dendrites (5-HT and non 5-HT). However, after administration for 7 (subchronic) or 21 (chronic) days, the cytoplasmic and the membrane densities of NK1r were significantly increased in 5-HT dendrites, without any change in non 5-HT dendrites. These treatments also increased NK1r gene expression in the caudal DRN. Lastly, a significant increase in the membrane density of NK1r was measured in the 5-HT neurons, without any increase of the cytoplamic density, following bilateral electrolytic lesioning of the habenula. These results strenghtened the hypothesis of a sustained activation and internalization of NK1r by SP in 5-HT neurons of the caudal DRN. They also suggested that trafficking of NK1r in these cells might represent a cellular mechanism in control of the activation of the 5-HT system by SP afferents from the habebula.

La voie mésocorticolimbique est constitutée d’un ensemble d’éléments nerveux issus de l’aire tegmentaire ventrale mésencéphalique et projettant vers des régions corticales et sous-corticales. Les neurones à dopamine (DA) qui en font partie modulent plusieurs fonctions cognitives dont l’attention, l’apprentissage et la récompense. L’activité nerveuse des cellules à DA augmente lorsque l’organisme anticipe et reçoit une récompense, ainsi qu’au cours de la phase d’apprentissage des comportements d’appétence. Or, si l’activité dopaminergique de la voie mésocorticolimbique est désordonnée, voire aberrante, des stimuli neutres deviennent saillants et prennent une signification erronée. Cette anomalie fonctionnelle du système dopaminergique pourrait être à l’origine des symptômes psychotiques observés dans la schizophrénie. Cette hypothèse est renforcée par le fait que les médicaments antipsychotiques efficaces ont tous une activité antagoniste aux récepteurs à DA de type 2 (D2); les antipsychotiques dits classiques (i.e. halopéridole) possèdent une forte affinité pour les récepteurs D2 tandis que les antipsychotiques dits atypiques (i.e. clozapine) présentent une plus forte affinité pour les récepteurs à sérotonine de type 2a (5-HT2a) que pour les récepteurs D2. Les antipsychotiques atypiques semblent plus efficaces contre les symptômes négatifs (i.e. anhédonie) de la schizophrénie et induisent moins d’effets moteurs extrapyramidaux et de dysphorie que les antipsychotiques classiques. Il a été proposé que l’efficacité des antipsychotiques atypiques soit expliqué par leur double action antagoniste aux récepteurs 5-HT2a et D2. Afin de mieux comprendre les mécanismes de ces médicaments, nous avons étudié leurs effets sur la récompense en utilisant le modèle d’autostimulation intracérébrale (ASI) chez le rongeur. Le but de la première étude était d’évaluer l’effet d’un antagoniste sélectif des récepteurs 5-HT2a, le M100907, sur la récompense et sur l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. L’hypothèse était que l’atténuation de la récompense induite par l’ajout du M100907 à l’halopéridole serait similaire à celle induite par la clozapine. Dans une seconde étude, l’effet sur la récompense d’un agoniste partiel aux récepteurs D2, l’OSU-6162, a été caractérisé sous deux conditions : i) en condition de base et ii) lorsque la neurotransmission dopaminergique est altérée par l’administration systémique de quinpirole, un agoniste des récepteurs D2/D3. Les hypothèses étaient que l’OSU-6162 i) atténuerait la récompense induite par la stimulation et ii) empêcherait l’atténuation et la facilitation de la récompense induites par le quinpirole. Les données obtenues montrent que le M100907 n’altère pas la récompense par lui-même mais réduit l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. La co-administration du M100907 et de l’halopéridole induit une atténuation de la récompense d’amplitude similaire à celle induite par la clozapine, ce qui suggère que l’activité antagoniste aux récepteurs 5-HT2a de la clozapine contribue à son efficacité. Les données de la seconde étude montrent que l’OSU-6162 atténue la récompense, de manière dose-dépendante, ainsi que la facilitation, mais pas l’atténuation de la récompense induite par le quinpirole. Cette dernière observation suggère que l’OSU-6162 agit comme un antagoniste fonctionnel aux récepteurs D2 post-synaptiques. Un ensemble de données suggèrent que le comportement d’ASI constitue un modèle valide permettant d’évaluer l’efficacité antipsychotique potentielle de nouvelles molécules. Le comportement d’ASI est atténué par les antipsychotiques cliniquement efficaces mais est peu ou pas modifié par des molécules dépourvues d’activité antipsychotique. Les données obtenues dans cette thèse permettent de supposer que l’OSU-6162 possède une activité antipsychotique de nature atypique, et cela sans altérer la neurotransmission sérotoninergique. / The mesocorticolimbic pathway is composed of neural elements that originate in the mesencephalic ventral tegmental area and project to cortical and sub-cortical areas. Dopamine (DA) neurons that constitute a major portion of this pathway play a role in several cognitive functions such as the attention, learning and reward. DA cell activity increases when the organism anticipates and receives a reward, as well as during the learning phase of appetitive behaviors. When dopaminergic impulse flow becomes aberrant, stimuli that should be considered as neurtral become salient and acquire an improper signification. This functional abnormality of the dopaminergic system underlies psychotic symptoms that are observed in schizophrenia. This hypothesis is reinforced by the fact that clinically effective antipsychotic drugs all display antagonism at the D2 sub-type of DA receptors. Classical antipsychotic drugs (i.e. haloperidol) possess a high affinity for D2 receptors while atypical antipsychotic drugs (i.e. clozapine) possess a higher affinity for type 2a (5-HT2a) serotonin receptors than for D2 receptors. Atypical antipsychotics seem more effective against negative symptoms (i.e. anhedonia) of schizophrenia and induce less extrapyramidal side effects and dysphoria than classical antipsychotics. It has been proposed that this efficacy of atypical antipsychotics is explained by their antagonistic action at both, the 5-HT2a and the D2 receptors. To better understand the mechanisms of actions of these drugs, we studied their effects on reward using the intracranial self-stimulation (ICSS) model in rodents. The aim of a first study was to evaluate the effect of a selective 5-HT2a receptor antagonist, M100907, on the reward, and on the reward attenuation induced by haloperidol. The hypothesis was that the reward attenuation induced by the addition of M100907 to haloperidol is similar to the reward attenuation induced by clozapine alone. In a second study, the effect on reward of a D2 receptor partial agonist, OSU-6162, was characterized under two conditions: i) a basal condition and ii) under a state of abnormal dopaminergic neurotransmission elicited by systemic administration of quinpirole, a D2/D3 agonist. The hypotheses were that OSU-6162 i) should attenuate stimulation-induced reward and ii) prevent quinpirole-induced reward attenuation and reward facilitation. Results showed that M100907, when give alone, did not alter reward; however when administered with haloperidol reduced the reward attenuation. Co-administration of M100907 and haloperidol induced a reward attenuation of a similar amplitude to that of clozapine, suggesting that 5-HT2a antagonism activity of this latter drug contributes to its effects on reward. Results from the second study showed that OSU-6162 dose-orderly attenuates reward and quinpirole-induced reward facilitation; however it did not reduce quinpirole-induced reward attenuation. This last observation suggests that OSU-6162 acts like a functional antagonist at post-synaptic D2 receptors. A large body of data suggests that the ICSS behavior constitutes a valid model to evaluate the antipsychotic potential of new compounds. ICSS behavior is attenuated by clinically effective antipsychotics is weakly, or not at all, altered by compounds without antipsychotic activity. Results obtained in this thesis allow us to predict that OSU-6162 possesses an antipsychotic activity that would be similar to that of atypical, without altering the serotonergic neurotransmission.