Selon l'Association canadienne de la douleur chronique (ACDC), plus de 18 % de la population souffre de douleur chronique, produisant un fardeau financier qui excède les 10 milliards de dollars. En plus d'avoir un impact néfaste sur la qualité de vie générale de la population, la douleur contribue largement à l'élévation du taux d'absentéisme au travail, créant ainsi une perte d'efficacité considérable. Environ 55 % des patients souffrant de douleur chronique ont aussi des troubles d'anxiété, contribuant davantage à la diminution de la qualité de vie. Bien que la douleur et l'anxiété semblent co-occurrentes, un analgésique ou un composé anxiolytique (ou antidépresseur) utilisé seul s'avère souvent inefficace pour entraver l'ensemble des symptômes. En combinaison, une telle polythérapie induit des effets secondaires additifs sévères. Pour ces raisons, le développement de composés analgésiques (opioïdergiques ou non) ayant des propriétés anxiolytiques pourrait s'avérer très intéressant pour le traitement de la douleur chronique. Afin de bien connaître les propriétés spécifiques des composés ciblés, il est essentiel de mettre au point un modèle animal de comportements anxieux associés à la douleur chronique. Le but du projet était donc de mettre en place un modèle de douleur inflammatoire chronique chez les rats Sprague-Dawley pour ( i ) caractériser l'apparition temporelle des comportements anxieux, (ii ) caractériser l'influence et les effets de composés analgésiques et anxiolytiques et ( iii ) déterminer les niveaux plasmatiques de corticostérone chez les rats au cours du développement de la douleur chronique. Dans notre modèle, l'allodynie mécanique causée par la douleur inflammatoire (mesurée avec le test du filament de von Frey) est présente sur une période de 2 mois. À des moments précis pendant cette période, les niveaux d'anxiété ont été évalués à l'aide de tests comportementaux (labyrinthe en croix surélevé, boîte sombre/éclairée, champ ouvert et interaction sociale). L'efficacité analgésique et/ou anxiolytique de la morphine, du diazépam et du kétorolac a aussi été caractérisée. Le contenu plasmatique en corticostérone a été mesuré pendant toute la durée du protocole expérimental. Considérant les résultats de l'étude, le modèle animal développé mime partiellement ce qui peut être observé cliniquement chez les patients souffrant de troubles d'anxiété co-morbides à la douleur chronique.

Le chlorpyrifos (CPF) est un insecticide organophosphoré qui est capable de produire des effets développementaux chez les rongeurs, tels que des perturbations de la mémoire spatiale, des altérations du niveau de lactivité, des modifications du niveau danxiété et de la dépression. Cependant, ces troubles comportementaux persistants ont été décrits à partir de différentes périodes dexposition courtes (4 jours), et à des doses juste sous le seuil de toxicité de ce produit, et ne peuvent donc pas renseigner directement sur le type de perturbations comportementales que pourrait produire une exposition à des doses plus basses de CPF administrées durant une plus grande partie du développement du cerveau. Pour répondre à cette question, nous avons exposé des souris CD1 au CPF (in utero et via le lait ; par lintermédiaire du gavage de la mère ; 5 mg/kg) durant la fin de la gestation et pendant les deux semaines postnatales. Ensuite, des tests comportementaux ont été réalisés avec les animaux adultes. Nous avons également étudié dans les mêmes conditions la phosalone (PHO), un insecticide organophosphoré dont la toxicité est similaire à celle du CPF, mais qui, contrairement à celui-ci, na pas encore donné lieu à des études de toxicité développementale. Nous avons déterminé que le CPF et la PHO sont capables de produire une altération de la mémoire spatiale à long terme (dans un labyrinthe de Lashley), avec un effet plus marqué chez les souris femelles que chez les mâles et pour la PHO. Par contre, seul le CPF altère la mémoire spatiale à court terme des souris mâles (test dalternance spontanée dans un labyrinthe en T). Le CPF et la PHO produisent également une augmentation du niveau danxiété (« elevated plus maze » et « light and dark box ») et donnent des signes de dépression (« forced swimming test ») chez les souris femelles uniquement. Par contre, le CPF et la PHO diminuent lactivité locomotrice spontanée (test dactométrie et vidéotracking) des souris mâles et non des souris femelles. Nous avons ensuite approfondi létude de lanxiété développementale produite dans les mêmes conditions expérimentales mais par différentes doses subtoxiques. Cela nous a permis de préciser quune dose de CPF plus faible, soit 1 mg/kg, produisait une augmentation du niveau danxiété plus importante que 5 mg/kg chez la souris femelle. Nous nous sommes intéressés ensuite à une exposition au CPF directement chez le jeune, afin de déterminer les troubles de lanxiété conséquents à quatre périodes néonatales différentes de 4 jours. Dans ce contexte, 1 mg/kg de CPF durant 4 jours dexposition par voie sous-cutanée suffirait à produire une augmentation du niveau danxiété chez les souris femelles, sauf pour une période dexposition située en fin de la seconde semaine après la naissance. La dose et la période dexposition jouent donc un rôle sur le type deffet produit. Ces expériences confirment également que plusieurs mécanismes daltération du développement sont mis en route par le CPF. Toujours dans le cadre de lanxiété développée chez les souris femelles adultes et liée à une exposition périnatale au CPF en doses subtoxiques (1 mg/kg, via gavage de la mère), lutilisation danxiolytiques spécifiques a révélé que les troubles de lanxiété seraient en relation avec une modification du fonctionnement des récepteurs sérotoninergique 5HT1A. Une des implications de ces résultats est que lexposition au CPF durant le développement du cerveau serait susceptible de produire des troubles comportementaux persistants apparaissant chez ladulte, à partir de doses bien inférieures à celles décrites jusquici dans la littérature. Il en va de même pour la PHO qui pourtant nétait pas encore renseignée comme représentant un danger pour le développement du cerveau des mammifères./Perinatal exposure to apparently subtoxic doses of the organophosphorus insecticide chlorpyrifos (CPF) elicits some form of developmental effects in adult rodents, like alteration of spatial memory, locomotor activity, anxiety and depression disorders. However, these persistent neurobehavioral effects are described in adults exposed during 4 days of perinatal treatment with doses close to the toxicity threshold, and do not indicate the consequences of a prolonged perinatal exposure to lower doses of CPF. Therefore, we orally treated CD1 pregnant and lactating mice with subtoxic doses of CPF (5 mg/kg, daily) during the 4 last days of gestation and the following 2 weeks after delivery and assessed the behaviour of adult offspring. We also studied the phosalone (PHO), another organophosphorus insecticide, which has the same toxicity as CPF but whose developmental toxicity in mammals has not been examined yet. We have found that CPF and PHO produced an alteration of long-term spatial memory (in the Lashley maze). This effect was more pronounced in female mice and in PHO-treated mice. On the other hand, only CPF (and not PHO) produced a decrease in short-term spatial memory of male mice (spontaneous alternation in a transparent T-maze). Both insecticides increased the anxiety level (in the elevated plus maze and in the light and dark box) and induced signs of depression disorder (forced swimming test) in female mice. We showed that CPF and PHO also decreased the level of locomotor activity only in male mice. Then we further studied the anxiety disorder developed by CPF using several different subtoxic doses of CPF. 1 mg/kg CPF daily treated female mice showed greater increase of anxiety level compared to 5 mg/kg. To determine the developmental effects of short exposure to low subtoxic CPF doses on anxiety levels, we directly (subcutaneously) administrated 1 mg/kg (daily) during 4 different postnatal periods of 4 days to CD1 offspring and evaluated their anxiety level once adults. Exposed female mice presented a general increase of anxiety level except when administration occurred during the end of the second postnatal week. The level and the time of the subtoxic exposure to CPF would influence anxiety. We concluded that CPF induced several mechanisms of developmental toxicity. We used specific anxiolytic drugs to show that 5HT1A serotoninergic receptors are one of the mechanisms altered by a long perinatal period of subtoxic CPF exposure that produces an increase of anxiety level in adult female mice. These results imply that exposure to CPF during brain development may represent a risk to produce persistent behavioural troubles, even at doses lower than previously described in the literature. Exposure to PHO for which no developmental effect has been described in mammals, may produce similar behavioural troubles.

Dans le cadre de la modélisation des pathologies anxio-dépressives, notre équipe a créé par des approches génétiques et pharmacologiques deux modèles de souris, les souris privées des récepteurs 5-HT1A et 5-HT1B de la sérotonine (5-HT1A/1B-/-) et les souris CORT ayant reçu une exposition chronique de corticostérone exogène (modèle CORT). Ces modèles présentent respectivement un phénotype hyper anxieux et anxio-dépressif. A l'aide de la technique des puces à ADN, nous avons tenté de caractériser le phénotype moléculaire des troubles comportementaux observés dans les différentes régions cérébrales cortico-limbiques de ces modèles et de rechercher les effets des antidépresseurs sur le transcriptome. Nos études ont montré que les états anxio-dépressifs induisent des changements transcriptomiques spécifiques des différentes régions cérébrales du circuit cortico-limbique. Les traitements antidépresseurs ont non seulement inversé ces changements moléculaires, mais également induit des transcriptions génomiques régionales spécifiques.

Les canaux ASIC3 (« Acid-Sensing Ion Channel 3) sont des canaux ioniques excitateurs qui appartiennent à la famille des ASIC (ASIC1-4). Ils sont activés par une acidose extracellulaire et le proton reste jusqu’à présent leur seul activateur endogène. Les ASIC3 sont notamment exprimés dans les neurones sensoriels périphériques innervant la peau, les muscles, les viscères et les articulations. Ils ont été impliqués dans la détection de différents types de douleur, tels que les douleurs inflammatoires, postopératoires et articulaires. Durant ma thèse, j’ai étudié la régulation des canaux ASIC3 et leur implication dans les perceptions sensorielles et douloureuses. La première partie de mon travail de thèse a permis de mettre en évidence pour la première fois de nouveaux activateurs endogènes des canaux ASIC3, différents des protons. En effet, j’ai pu démontrer que des lipides (i.e., la lysophosphatidylcholine et l’acide arachidonique) présents dans les liquides synoviaux issus de patients souffrants de différentes pathologies articulaires douloureuses, étaient capables d’activer les canaux ASIC3 sans acidification extracellulaire. Ces lipides sont capables de générer un comportement douloureux chez les rongeurs, qui implique au moins en partie les canaux ASIC3. Lors de la seconde partie de ma thèse je me suis intéressé à la régulation des canaux ASIC3 par la température. J’ai pu montrer que ces canaux sont activés par une température froide (i.e., 15°C) à pH physiologique. Ces résultats sont renforcés par des expériences de comportement, in vivo, qui montrent une implication d’ASIC3 dans la perception du froid nocif et non nocif. / Acid-Sensing Ion channel 3 (ASIC3) is a member of the ASIC family (ASIC1-4), which are excitatory ion channels activated by extracellular acidosis. Proton remains so far the unique endogenous activator of ASIC. ASIC3 channels are expressed in peripheral sensory neurons which innervate skin, muscles, viscera and joints. In rodents, they have been reported to be involved in the detection of different types of pain, including inflammatory pain, postoperative pain and arthritis. During my thesis, I studied the regulation of ASIC3 channels and their involvement in sensory and painful perceptions. The first part of my thesis project allowed the discovery for the first time of new endogenous activators of ASIC3 channels, which differ from protons. I demonstrated that lipids (i.e., lysophosphatidylcholine and arachidonic acid) present in human painful synovial fluids from patient with different joint pathologies, are able to activate ASIC3 channels without any extracellular acidification. These lipids are able to generate an acute painful behavior in rodents mediated, in a large part, by ASIC3. During the second part of my thesis I was interested by the regulation of ASIC3 channels by temperature. I demonstrated that these channels are activated by cold temperature (i.e., 15°C) at physiological pH. These results are reinforced by behavior experiments, showing an implication of ASIC3 in the perception of noxious and innocuous cold.

Dans le cadre de la modélisation des pathologies anxio-dépressives, notre équipe a créé par des approches génétiques et pharmacologiques deux modèles de souris, les souris privées des récepteurs 5-HT1A et 5-HT1B de la sérotonine (5-HT1A/1B-/-) et les souris CORT ayant reçu une exposition chronique de corticostérone exogène (modèle CORT). Ces modèles présentent respectivement un phénotype hyper anxieux et anxio-dépressif. A l’aide de la technique des puces à ADN, nous avons tenté de caractériser le phénotype moléculaire des troubles comportementaux observés dans les différentes régions cérébrales cortico-limbiques de ces modèles et de rechercher les effets des antidépresseurs sur le transcriptome. Nos études ont montré que les états anxio-dépressifs induisent des changements transcriptomiques spécifiques des différentes régions cérébrales du circuit cortico-limbique. Les traitements antidépresseurs ont non seulement inversé ces changements moléculaires, mais également induit des transcriptions génomiques régionales spécifiques. / In the goal of modeling anxio/depressive states, our group has created two mouse models for using different approaches: knockout mice for both 5-HT1A and 5-HT1B receptors (5-HT1A/1B-/-) and stressed mice induced by long-term exposure of exogenous corticosterone (CORT model). These models display a hyper-anxious and an anxio-depressive phenotype, respectively. Using advantage of microarrays, we aimed at characterizing the molecular phenotype in different cortico-limbic brain regions of these mice associated with the behavioral impairments observed in these mice and we investigate the effects of antidepressants on the transcriptome. Our studies showed that anxious/depressive states in mice induced specific transcriptome changes in different brain regions of cortico-limbic circuit. Chronic antidepressant treatment did not only reverse these changes in gene expression, but also induced region-specific genomic transcripts.