Les astrocytes sont des partenaires clés des neurones. Dans l’hippocampe, et tout particulièrement au niveau des synapses CA3-CA1, en libérant la D-sérine, ces cellules gliales régulent l’activité des récepteurs glutamatergiques de type N-methyl-D-aspartate (NMDA) et de ce fait la mémoire synaptique, aussi connue sous le nom de plasticité synaptique à long terme. Cependant, le signal synaptique à l’origine de la libération de la D-sérine par les astrocytes reste à ce jour méconnu. De par des données rapportées dans la littérature nous nous sommes tout particulièrement intéressés aux récepteurs astrocytaires aux ephrins de type B3 (EphB3) et aux endocannabinoïdes de type 1 (CB1). Pour ce faire nous avons principalement utilisé une approche électrophysiologique sur des tranches aiguës d’hippocampe de souris adulte. Dans une première étude, nos données indiquent que l’activation des récepteurs EphB3 augmente la présence de D-sérine synaptique et en conséquence l’activité des récepteurs NMDA synaptiques. A l’inverse, leur inhibition diminue à la fois l’activité des récepteurs NMDA synaptiques et la potentialisation à long-terme qui en dépend (LTP ; une forme de plasticité synaptique à long terme). L’interaction EphB3-ephrinB3 contrôle donc la LTP en contrôlant la disponibilité en D-sérine synaptique. Dans une seconde étude, nous avons utilisé un modèle transgénique permettant d’inhiber l’expression des récepteurs CB1 astrocytaires (souris GFAP-CB1-KO). Nous avons découvert que la suppression de ces récepteurs diminue la disponibilité en D-sérine synaptique. De plus, nos travaux montrent que les récepteurs CB1 astrocytaires sont nécessaires à l’induction de la LTP via la D-serine. En conclusion, ces travaux de Thèse révèlent que les récepteurs astrocytaires EphB3 et CB1 régulent les fonctions dépendantes des récepteurs NMDA via le contrôle qu’ils exercent sur la disponibilité en D-sérine. / Astrocytes are key partners of neurons. In the hippocampus, and more particularly at CA3-CA1 synapses, by releasing D-serine, these glial cells regulate the activity of synaptic Nmethyl-D-aspartate (NMDA) receptors and thus synaptic memory, also known as long-term synaptic plasticity. Yet, the synaptic signal inducing D-serine release by astrocytes is still unknown. Based on interesting data from the literature we have investigated the role of the astrocytic receptors for ephrinB3 (EphB3) and endocannabinoids (CB1). To this end we used electrophysiological approaches on acute hippocampal slices of adult mice. In a first study, our data indicate on one hand that the activation of EphB3 receptors increases synaptic D-serine availability and in consequences the activity of synaptic NMDA receptor activity. On the other hand, inhibition of EphB3 receptors induces a decrease of synaptic NMDA receptor activity as well as the induction of the long-term potentiation (LTP; a form of long-term plasticity). Thus, EphB3-ephrinB3 interaction controls LTP induction through the availability of synaptic D-serine. In a second study, we used a transgenic model allowing the inhibition of CB1 receptors expression in astrocytes (GFAP-CB1-KO mice). We discovered that their deletion reduced synaptic D-serine availability. Our work shows that astrocytic CB1 receptors are necessary for LTP induction via this D-serine. All together, this PhD work reveals that astrocytic EphB3 and CB1 receptors regulate synaptic NMDA receptor functions through the control of D-serine availability.

Le Système Nerveux Central (SNC) est un acteur majeur de la régulation de l’homéostasie énergétique, intégrant différents signaux nerveux, hormonaux ou nutritionnels. Le métabolisme lipidique joue un rôle essentiel notamment dans la détection des signaux lipidiques, et les enzymes y participant sont donc fortement impliquées dans la régulation de ces signaux et leur expression est cruciale au bon équilibre énergétique. La Lipoprotéine Lipase (LPL), enzyme clé de l'hydrolyse des triglycérides, nous est apparue comme une cible de choix dans la mesure où elle est exprimée dans différentes structures cérébrales comme l'hippocampe ou l'hypothalamus. L'hypothalamus a été identifié depuis de nombreuses années comme un centre de régulation de la prise alimentaire et donc de l'équilibre entre entrées et dépenses d'énergie. Ainsi, il est apparu comme légitime que de s'intéresser plus précisément au rôle de la LPL hypothalamique et son implication dans la régulation de l'homéostasie énergétique.L'objet de cette thèse a donc été d'étudier, dans un premier temps, les effets d'une délétion de LPL dans le VMH, réalisée grâce à une injection d'un AAV2/9 exprimant la Cre recombinase chez des souris LPL lox/lox âgées de 8 semaines. La diminution de l'activité LPL dans le VMH conduit au développement d'une obésité au bout de 3 semaines post-injection, ainsi qu'au développement d'une intolérance au glucose, d'une résistance à l'insuline ainsi qu'une diminution de l'activité locomotrice.Ce phénotype est dû à une diminution transitoire de la quantité de céramides synthétisées par l’enzyme CerS1 au sein de l'hypothalamus durant les semaines qui suivent l'injection et qui perturbent la signalisation homéostatique. Il apparait également que le système endocannabinoïde pourrait être impliqué dans la mise en place de ce phénotype. Les caractéristiques de ce phénotype rappelant celles d'un état de torpeur, nous avons cherché dans la deuxième partie de ce travail de thèse, à reproduire celui-ci pour pouvoir étudier plus précisément les liens et les conséquences entre torpeur et lipases cérébrales. Nous avons donc exposés les animaux à 4°C pendant 4 heures et étudié les répercussions de ce stress thermique sur les gènes des lipases centrales ainsi que ceux du rythme circadien : nous avons pu mettre en évidence une modification du rythme circadien. Nous avons également exposé des animaux délétés en LPL hypothalamique et pu établir que cette délétion centrale en LPL modifie la thermogenèse du tissu adipeux brun ainsi et favorise le développement du tissu adipeux beige. Ce travail de thèse a donc permis de mettre en lumière pour la première fois l'implication de la LPL hypothalamique dans la régulation de l'homéostasie énergétique ainsi que son rôle dans la réponse adaptative à une exposition aiguë au froid. / The Central Nervous System (CNS) is a major actor in the energy balance regulation, integrating different nervous, hormonal or nutritional signals. The lipid metabolism plays an essential role especially in the detection of lipid signals. So, the enzymes taking part in it are involved in the regulation of these signals and their expression is crucial to the energy balance. The Lipoprotein Lipase (LPL), the key enzyme in triglycerides hydrolysis appeared to us as a target of choice as it is expressed in different brain structures like the hypothalamus or the hippocampus.The hypothalamus has long been known as a regulation center of food intake and so of the balance between entrance and expenditure of energy. It seemed interesting to focus more precisely on the role of hypothalamic LPL and its implication in the regulation of energy homeostasis.This dissertation’s main objective was to identify the effects of LPL deletion in the VMH, achieved by injection of an AAV2/9 expressing the Cre-recombinase in LPL lox/lox mice aged of 8 weeks. The decrease of LPL activity in the VMH leads to obesity development around 3 weeks post-injection and to the development of glucose intolerance, resistance to insulin and a decrease in locomotor activity.This phenotype is probably due to a transient decrease of ceramides synthesized by the CerS1 enzyme in the hypothalamus during the weeks post-injection and which disrupts the homeostatic signalling. The endocannabinoid system also seems to be involved in the onset of this phenotype.As the characteristics of this phenotype were reminiscent of a torpor state, we tried in a second part of work to reproduce it to study more precisely the links between torpor and brain lipases. We exposed animals to 4°C for 4 hours and studied the repercussions of this thermic stress on the central lipases genes and on circadian rhythm genes: we were able to highlight a modulation of the circadian rhythm. We also exposed to the cold VMH-LPL-depleted mice and established that this depletion in VMH-LPL modifies the thermogenesis of brown adipose tissue and so promotes the development of beige adipocytes.This work highlights for the first time the implication of hypothalamic LPL in the regulation of energy homeostasis and its role in adaptive response to cold exposure.

Le système endocannabinoïde (SEC) est un système clé de la régulation de la balance énergétique. Les rares études réalisées chez l’Homme concluent à une augmentation des concentrations plasmatiques des endocannabinoïdes, anandamide (AEA) et 2-arachidonoylglycerol (2-AG), chez les sujets obèses ou diabétiques de type 2. Cependant plusieurs questions restent posées et cette thèse s’est spécifiquement intéressée : i) à l’existence d’une cinétique prandiale et au rôle des endocannabinoïdes circulants par rapport à la prise alimentaire, ii) aux effets d’une perte de poids obtenue par court-circuit gastrique sur ces concentrations et iii) aux liens physiopathologiques entre insulinorésistance et SEC. Enfin, nous avons tenté de développer un outil non invasif pour faciliter l’étude du SEC chez l’Homme. Dans la 1ère étude, nous avons mis en évidence pour la première fois une augmentation préprandiale de l’AEA indépendante du poids. Ceci suggère que l’AEA plasmatique pourrait jouer un rôle dans l’initiation de la prise alimentaire chez l’Homme. De façon intéressante, la réduction post prandiale de l’AEA est émoussée chez les sujets obèses insulinorésistants, ce qui peut créer un cercle vicieux vis à vis de l’obésité. Dans la 2ème étude, des résultats préliminaires montrent qu’une même perte de poids obtenue par court-circuit gastrique ou par règles hygiéno-diététiques modifie différemment les concentrations plasmatiques d’AEA qui tendent à augmenter après court-circuit gastrique alors qu’elles ne sont pas modifiées après règles hygiéno-diététiques. Ainsi, le court-circuit gastrique pourrait directement affecter le fonctionnement du SEC localisé au niveau du tractus gastro-intestinal. Dans la 3ème étude, 72 heures de régime hypoglucidique permettent de diminuer significativement la glycémie à jeun et la résistance à l’insuline de 8 sujets diabétiques de type 2, mais pas les concentrations plasmatiques d’endocannabinoïdes, qui ne sont par ailleurs pas modifiées chez ces sujets en fonction du statut nutritionnel. Enfin, nous avons pu déterminer les concentrations des endocannabinoïdes dans la salive humaine, qui sont plus élevées chez les sujets obèses par rapport aux normopondéraux, avec une diminution de l’AEA salivaire associée à la perte de poids, mais sans variation en fonction de la prise alimentaire. La salive pourrait donc constituer un outil non invasif pour l’étude du SEC chez l’Homme.Ainsi, notre travail confirme les liens entre SEC et pathologies métaboliques chez l’Homme. Nos résultats suggèrent en particulier un rôle physiologique de l’AEA dans la prise alimentaire ainsi que l’importance potentielle du SEC du tractus gastro-intestinal. Nous confirmons la dérégulation statique et dynamique du SEC dans la situation de diabète de type 2. Enfin nous développons un nouvel outil pour l’exploration du SEC chez l’Homme. Nos résultats sont importants car la meilleure connaissance des systèmes impliqués dans la régulation de la balance énergétique est nécessaire pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques efficaces contre l’obésité et ses pathologies associées. / The endocannabinoid system (ECS) is a key system for the regulation of energy balance. Only few studies have been so far carried out in humans but they all lead to conclude that obese subjects have higher plasma fasting levels of the 2 major endocannabinoids, anandamide (AEA) and 2-arachidonoylglycerol (2-AG). However, many questions concerning the role of the ECS in the physiopathology of obesity in humans remain still unanswered. This thesis has therefore attempted to address some of these questions by investigating i) the changes of plasma endocannabinoids in response to food intake, ii) the effect of weight loss induced by gastric bypass or lifestyle intervention on these plasma levels and iii) the potential link between insulin resistance and circulating endocannabinoids. Lastly, we have also tested the possibility to develop a non-invasive tool to ease the investigation of the ECS in humans. In the 1st study, we have described for the first time the existence of a pre-prandial peak in plasma AEA, which is independent of body weight. This evidence suggests that circulating AEA levels might work as a meal initiator factor in humans. Importantly, the AEA postprandial decrease is blunted in obese insulin resistant subjects and might therefore favor the persistence of the obese phenotype. In our 2nd study, preliminary results suggest that the same body weight loss obtained through gastric-bypass or lifestyle intervention differently affects plasma AEA levels. In particular, while AEA tend to increase in subjects who have undergone gastric bypass, no changes are observed after a comparable weight loss induced by lifestyle intervention. Thus, a possibility is that the bypass might directly affect the function of the ECS localized within the gastrointestinal tract. In our 3rd study, which was carried out on 8 type 2 diabetic patients, we have shown that 72 hours of a low carbohydrate diet significantly decreases glycaemia and insulin resistance, without affecting the levels and the kinetic of circulating endocannabinoids. Lastly, we demonstrated that endocannabinoids are reliably measured in saliva. Salivary endocannabinoids are higher in obese as compared to normal weight subjects. Body weight loss significantly decreases salivary AEA, while the consumption of a meal does not influence salivary endocannabinoids levels. Altogether our studies confirm the association between ECS deregulation and metabolic disease in humans. In particular, we have demonstrated that plasma AEA might have a physiological role in the regulation of human feeding behavior, and have hinted the potential relevance of the gastro-intestinal ECS in our studies on gastric-bypass patients. We have also shown that in type 2 diabetes, there is a flattening of the kinetics of circulating endocannabinoids. Finally, we have shown that measurement of salivary endocannabinoids is reliable and might be of clinical value. These findings extend our knowledge on one of the systems majorly implicated in energy balance regulation. Such knowledge is a necessary step towards the development of novel therapeutic strategies needed to halt obesity and metabolic disease.

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.

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Il est connu que le cannabis, par son action sur le système endocannabinoïde, affecte de multiples paramètres de la vision. Les fonctions de GPR55, un récepteur associé au système endocannabinoïde, ont moins été étudiées que celles des récepteurs cannabinoïdes les plus importants, CB1 et CB2. Nous savons cependant que GPR55 est présent dans la rétine de la souris et qu’il module la croissance et le guidage axonal des cellules ganglionnaires rétiniennes durant le développement. Le but de cette étude est d’étudier les effets de GPR55 sur la vision en utilisant un modèle de souris avec une délétion du gène Gpr55. Des électrorétinographies (ERG) plein champ scotopique et photopique ont été effectuées dans le but d’étudier le rôle du récepteur sur les fonctions rétiniennes. Nous avons trouvé que les souris Gpr55-/- ont, en ERG scotopique, une amplitude réduite de l’onde-b et des potentiels oscillatoires qui ont aussi une latence plus longue. Chez ces animaux, l’onde-a photopique a aussi une amplitude plus basse. Par la suite, pour vérifier les conséquences des déficits de fonction rétinienne sur les fonctions visuelles, le modèle de réflexe optomoteur a été utilisé sur des souris knock-out ou avec des injections systémiques d’un antagoniste et d’un agoniste de GPR55. L’absence de GPR55 retarde le développement de l’acuité visuelle, mais la délétion de Gpr55 ou l’action pharmacologique sur le récepteur ne change pas l’acuité visuelle chez les adultes. La délétion de Gpr55 et l’administration d’un antagoniste du récepteur diminuent la sensibilité au contraste. Ces observations suggèrent que GPR55 peut modifier l'activité des cônes, des cellules bipolaires et des cellules de la rétine interne avec des conséquences comportementales. / The observations on how cannabis affects multiple properties of vision have fostered the interest in the study of the functions of cannabinoid receptors CB1 and CB2 in the visual system. However, other non-classical cannabinoid receptors are thought to be involved in mediating the actions of cannabinoid ligands in the eye. One of these candidate receptors is GPR55, a receptor that modulates the growth and axonal guidance of retinal ganglion cells during development in mice. The purpose of this study was to investigate the effects of the deletion of the Gpr55 gene and the pharmacological modulation of GPR55 on retinal function and visual behavior. Full-field scotopic and photopic electroretinography (ERG) were used to functionally assess the state of the retina. Recordings obtained from Gpr55-/- mice revealed a diminution of the scotopic b-wave and the photopic a-wave responses. These animals also had reduced and delayed oscillatory potentials. The optomotor reflex method was used to evaluate the consequences of Gpr55 deletion on visual acuity and contrast sensitivity. The absence of GPR55 delayed the developmental trajectory of visual acuity in Gpr55 knockout mice without affecting the maximum visual acuity reached in adulthood. Pharmacological manipulation of GPR55 in adult wild-type mice did not alter visual acuity. Both the deletion of Gpr55 and the administration of a receptor antagonist decreased contrast sensitivity while an agonist of GPR55 increased contrast sensitivity. These observations suggest that GPR55 can modify the activity of cones, bipolar cells, and cells in the inner retina with behavioral consequences.

La synaptogenèse est un processus biologique aboutissant à la mise en place d’un réseau de connexions neuronales, par la genèse de synapses. La mise en place de ce réseau de connexions est essentielle au développement du système nerveux central (SNC) et de ses fonctions. Tout comme les autres étapes du développement du SNC, la synaptogenèse est régulée par une multitude de signaux cellulaires, et le système endocannabinoïde en fait partie. Les dérivés du cannabis tel que le Δ-9-tétrahydrocannabinol (THC) et le cannabidiol (CBD) sont capables de traverser la barrière placentaire et de se retrouver dans le lait maternel. Par leur interaction avec le SNC, entre autres, ces phytocannabinoïdes sont capables d’influencer son développement. Le récepteur couplé à une protéine G 55 (GPR55) est catégorisé comme récepteur atypique du système endocannabinoïde, et il est capable d’être antagonisé par le CBD. Il a été prouvé par de précédentes études qu’il est lui aussi impliqué dans le développement du SNC, notamment dans le guidage et la croissance des axones durant les périodes fœtale et périnatale. Dans la littérature, il est souvent rapporté que les signaux impliqués dans le guidage axonal le sont aussi dans la synaptogenèse. C’est pourquoi le présent mémoire vise à examiner le rôle du récepteur GPR55 et l’effet de sa modulation par le CBD dans la formation de contacts synaptiques. Le modèle utilisé pour cette étude est la culture de neurones corticaux issus d’embryons de souris de génotypes gpr55+/+ et gpr55-/-. Pour comprendre le rôle physiologique de GPR55 dans la synaptogenèse nous avons étudié l’effet de la délétion du récepteur GPR55 à deux temps, Day In Vitro (DIV) 9-10 au début de la synaptogenèse, et à DIV14-15 un temps plus avancé. Ensuite pour comprendre comment le CBD est capable d’influencer la formation de contacts synaptiques de manière dépendante ou non de GPR55, les cultures de neurones corticaux de chaque génotype ont été exposées à DIV9 pour 24h à différentes concentrations du CBD (0,3uM ou 0,6uM ou 1uM). Les effets sur la formation de contacts synaptiques ont été étudiés en immunocytochimie, en immunobuvardage et en électrophysiologie de type patch clamp. Les résultats montrent que la délétion de GPR55 entraine à DIV14-15 une augmentation de la densité des contacts synaptiques, mais une réduction de leur aire et de l’expression de la synaptophysine, en affectant l’activité synaptique. L’exposition au CBD 0,6uM et 1uM entrainent de manière dépendante ou partiellement dépendante à GPR55, une augmentation de la densité des contacts synaptiques sans affecter leur aire, l’expression de protéines synaptiques ainsi que l’activité synaptique. La fréquence de décharge des neurones est diminuée de manière dépendante de GPR55 après l’exposition au CBD 1uM. Ces résultats suggèrent que GPR55 pourrait être un signal important pour l’arrêt de la formation de nouvelles synapses et un signal d’induction pour la maturation des synapses existantes. / Synaptogenesis is a biological process that leads to the establishment of a network of neuronal connections through the genesis of synapses. The formation of this network of connections is essential for the development of the central nervous system (CNS) and its functions. Like other stages of CNS development, synaptogenesis is regulated by multiple cellular signals, and the endocannabinoid system is part of it. Cannabis derivatives such as Δ-9-tetrahydrocannabinol (THC) and cannabidiol (CBD) can cross the placental barrier and be present in breast milk. Through their interaction with the endocannabinoid system, among others, these phytocannabinoids can influence CNS development. The G protein-coupled receptor 55 (GPR55) is categorized as an atypical receptor of the endocannabinoid system, and it can be antagonized by CBD. Previous studies have shown that GPR55 is also involved in CNS development, particularly in the guidance and growth of axons during fetal and perinatal periods. It is often reported in the literature that the signals involved in axonal guidance are also involved in synaptogenesis. Therefore, this study investigates the role of the GPR55 receptor and the effect of its modulation by CBD in the formation of synaptic contacts. The model used for this study consists of cortical neuron cultures from mouse embryos gpr55+/+ and gpr55-/- . To understand the physiological role of GPR55 in synaptogenesis, we studied the effect of gpr55 deletion at two-time points: Day In Vitro (DIV) 9- 10 at the beginning of synaptogenesis, and DIV14-15 at a later time point. Then, to understand how CBD can influence the formation of synaptic contacts, whether dependent or independent of GPR55, cortical neuron cultures of each genotype were exposed to different concentrations of CBD (0.3µM or 0.6µM or 1µM) at DIV9 for 24 hours. The effects on the formation of synaptic contacts were studied through immunocytochemistry, western blot, and patch clamp electrophysiology. The results show that gpr55 deletion leads to an increase in synaptic contact density at DIV14-15 but a reduction in their area and synaptophysin expression, by affecting synaptic activity. Exposure to 0.6µM and 1µM CBD results in a GPR55-dependent or partially dependent increase in synaptic contact density without affecting their area, expression of synaptic proteins, and synaptic activity. The firing frequency of neurons is decreased in a GPR55- dependent manner after exposure to 1µM CBD. These results suggest that GPR55 could be an important signal for stopping the formation of new synapses and an induction signal for the maturation of existing synapses.

Un faible apport alimentaire en acides gras polyinsaturés (AGPI) de la série n-3 a été associé à la prévalence des troubles de l'humeur chez l’Homme. Chez les rongeurs, les approches nutritionnelles visant à modéliser une alimentation pauvre en AGPI n-3 ont largement été développées au siècle dernier. En effet, un régime alimentaire carencé en AGPI n-3 sur une ou plusieurs générations induit chez le rongeur des altérations des comportements émotionnels tels que des comportements de type dépressif ou anxieux. Nous avons montré au laboratoire Nutrineuro que des souris nourries avec un régime déficient en AGPI n-3 présentent des niveaux d’AGPI n-3, en particulier l'acide docosahexaénoïque (DHA, un AGPI n-3) plus faible dans le cortex préfrontal (PFC) et dans le noyau accumbens (NAc) par rapport aux souris contrôle. De plus, nous avons pu mettre en évidence qu’une alimentation déficiente en AGPI n-3 est capable de moduler la plasticité synaptique dépendante du système endocannabinoïde (eCB). De fait, la réduction de DHA dans le CPF et le NAc est accompagnée d'une altération de la dépression à long terme (LTD-eCB) et des voies de signalisation dépendantes du système eCB au niveau du CPF (Lafourcade et al., 2011 ; Larrieu et al, 2012). Nos données indiquent que ces altérations sont dues à un découplage entre le récepteur cannabinoïde 1 (CB1R) et la protéine Gi/o. De plus, les souris déficientes en AGPI n-3 présentent des déficits comportementaux dans plusieurs tests évaluant les comportements émotionnels. Afin de mieux comprendre les mécanismes qui sous-tendent la diminution du DHA dans le CPF et les altérations des comportements émotionnels, nous avons étudié la morphologie neuronale dans le CPF et l’axe hypothalamo-hypophysaire (HPA) chez les souris déficientes en AGPI n-3. Nous avons montré que le régime alimentaire déficient en AGPI n-3 induit une atrophie de l’arborisation dendritique dans les neurones pyramidaux du CPF. L'atrophie dendritique est semblable à celle mesurée chez les souris soumises au régime équilibré en AGPI n-3 et soumises à un stress chronique de défaite sociale (CSDS). Aucun effet additionnel du CSDS sur la morphologie neuronale et le comportement émotionnel n’a été observé chez les souris déficientes en AGPI n-3. Nous avons ensuite étudié le rôle de l’axe HPA dans le développement des altérations comportementales et neurobiologiques chez les souris déficientes en AGPI n-3. Ces souris présentent une diminution de l'expression des récepteurs des glucocorticoïdes (GR) dans le CPF associée à une augmentation des taux circulants de corticostérone. Dans leur ensemble, nos résultats montrent qu’un faible apport alimentaire en AGPI n-3 peut modifier la plasticité synaptique dépendante du système eCB ainsi que l’arborisation dendritique des neurones du CPF. Nous avons également pu montrer que l’élévation des niveaux de corticostérone était impliquée dans l’altération des comportements émotionnels observée chez des souris nourries avec un régime déficient en AGPI n-3. / Low dietary intake of n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) has been associated with the prevalence of mood disorders in humans. In rodents, nutritional approaches aiming at modeling poor dietary n-3 PUFAs intake have been extensively developed in the last century. As a result, one- or multi-generation dietary n-3 deficiency induces depressive and anxiety-like behaviors. We have shown in the Nutrineuro lab that mice fed with a diet deficient in n-3 PUFAs exhibit decreased n-3 PUFAs levels, especially docosahexaenoic acid (DHA, a n-3 PUFA) levels in the prefrontal cortex (PFC) and in the nucleus accumbens (NAc). We showed that dietary n-3 PUFA is able to modulate endocannabinoid (eCB) dependent plasticity since DHA reduction in PFC and NAc is accompanied with eCB dependent long term depression (eCB-LTD) and eCB signaling impairment in the PFC (Lafourcade et al., 2011; Larrieu et al., 2012). Our data indicate that LTD alteration results from region-specific uncoupling of CB1 receptor from its effector Gi/o protein. In addition, n-3 deficient mice display behavioral deficits in several tests measuring emotional behavior. To further understand the mechanisms underlying DHA decrease in the PFC and emotional behavior alteration, we thoroughly investigated neuronal morphology and hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis in n-3 deficient mice. We showed that n-3 deficient diet induced dendritic atrophy in pyramidal neurons within the PFC. The dendritic atrophy was comparable to the one measured in control diet mice submitted to chronic social defeat stress (CSDS). No additional effect of CSDS on both neuronal morphology and emotional behavior was measured in n-3 deficient mice. We therefore investigated the role of the HPA axis deregulation in the development of behavioral and neurobiological alterations of n-3 deficient mice. We found a decreased expression of glucocorticoid receptor (GR) in the PFC of n-3 deficient mice together with increased circulating levels of corticosterone. Collectively, we unraveled one crucial mechanism underlying n-3 deficiency-induced alterations. Our results show that low dietary n-3 PUFAs can alter eCB-dependent plasticity and neuronal dendritic atrophy within the PFC leading to emotional behavior impairment. Importantly, we further demonstrated that corticosterone elevation in n-3 deficient mice was involved in the n-3 deficiency-induced emotional behavior and dendritic arborization alterations.

Résumé confidentiel / Résumé confidentiel