Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La douleur neuropathique et le trouble dépressif majeur (MDD) sont fréquemment comorbides et impliquent tous deux le cortex cingulaire antérieur (ACC). Cette structure corticale joue en effet un rôle dans le traitement de la douleur et des émotions. Les deux types de cellules de l'ACC, les neurones GABAergiques et les neurones glutamatergiques (GLU), sont les principaux types de cellules responsables de l'inhibition et de l'excitation, respectivement. Le maintien de niveaux physiologiques d'excitation et d'inhibition est essentiel au fonctionnement du système nerveux, car il est à la base de l'activité neuronale. Cependant, une hyperactivité neuronale a été observée dans l'ACC en cas de douleur neuropathique, de MDD et de dépression induite par la douleur neuropathique (NPID). Bien que les mécanismes sous-jacents à l'hyperactivité de l'ACC dans la NPID restent inconnus, il a été démontré que l'inhibition des neurones GLU de l'ACC chez les animaux NPID induit une diminution des comportements de type dépressif. C'est pourquoi l'hypothèse émise est que, dans la NPID, le système GABAergique est affecté, ce qui induit une diminution de l'efficacité de l'inhibition conduisant à l'hyperactivité observée dans cette pathologie. La désinhibition peut provenir des neurones GABAergiques eux-mêmes ou de la réponse postsynaptique des cellules GLU à l'inhibition. Cette thèse présente l'approche technique utilisée pour vérifier cette hypothèse ainsi que les résultats obtenus. Afin de tester l'efficacité du système GABAergique aux niveaux présynaptique et postsynaptique *in vivo*, l'utilisation d'une double approche optogénétique et électrophysiologique, une micro-optrode, était nécessaire. Contrairement à l'électrophysiologie *in vivo* ou à la photométrie, cette technique permet de réaliser simultanément une stimulation optogénétique et un enregistrement extracellulaire de cellule unique *in vivo* chez des animaux anesthésiés. Ceci offre l'avantage d'identifier les cellules GABAergiques exprimant la Channelrhodopsine-2 et de quantifier la réponse de ces neurones à des stimulations optiques répétitives. C'est ainsi qu'il a été possible de caractériser l'activité des cellules GABAergiques ainsi que l'effet de l'inhibition sur les cellules GLU dans un modèle murin de NPID. Les résultats ont montré que, dans des conditions de NPID, les cellules GLU sont moins inhibées. En effet, il y a eu un effondrement de l'inhibition à des fréquences élevées. De plus, des stimulations répétitives à haute fréquence ont induit une défaillance dela capacité d'induction de potentiel d'action des cellules GABAergiques. Cette diminution de l'excitabilité est associée à une altération de la cinétique du potentiel d'action qui pourrait être due à la diminution de l'expression du canal sodique NaV1.1 dans les neurones GABAergiques. Enfin, les résultats ont montré une corrélation significative entre les changements fonctionnels des deux types de cellules et le comportement de type dépressif observé dans la douleur neuropathique. En conclusion, mes résultats suggèrent l'implication des neurones GABAergiques dans la NPID et une nouvelle perspective de cible thérapeutique, pour cette comorbidité, impliquant le canal NaV1.1 est en train d'émerger. / Neuropathic pain and major depressive disorder (MDD) are frequently comorbid and both involve the anterior cingulate cortex (ACC). Indeed, this cortical structure plays a role in processing pain and emotions. The two cell types in the ACC, GABAergic and glutamatergic (GLU) neurons, are the main cell types responsible for inhibition and excitation, respectively. Maintaining physiological levels of excitation and inhibition are essential to the nervous system functions as they are the basis of neuronal activity. However, neuronal hyperactivity has been observed in the ACC in neuropathic pain, MDD and neuropathic pain induced depression (NPID). And while mechanisms underlying the ACC hyperactivity in NPID remain unknown, it was shown that inhibiting ACC GLU neurons in NPID animals induces a decrease of depressive-like behaviors. This is why we hypothesized that the GABAergic system is affected in NPID via a decrease of inhibition efficacy leading to the hyperactivity observed in this pathology. Disinhibition can arise from the GABAergic neurons themselves or from the postsynaptic response of GLU cells to inhibition. This thesis presents the technical approach used to verify this hypothesis as well as the results obtained. In order to test the efficacy of the GABAergic system at both presynaptic and postsynaptic levels *in vivo*, the use of a dual optogenetic and electrophysiologic approach, a micro-optrode, was needed. Contrarily to *in vivo* electrophysiology or fiber photometry, this technique enables simultaneous optogenetic stimulation and single cell extracellular recording *in vivo* in anesthetized animals. This offers the advantage of identifying GABAergic cells expressing Channelrhodopsine-2 and quantifying the response of these neurons to repetitive optic stimulations. This is how the characterization of the activity of GABAergic cells as well as the effect of the inhibition on GLU cells in a mouse model of NPID had been possible. Our results showed that, in NPID conditions, GLU cells are less inhibited. Indeed, there was a collapse of inhibition at high frequencies. In addition, repetitive stimulations at high frequency induced a failure in GABAergic cell firing capacity. This decreased excitability is associated with an alteration of action potential kinetics which might be due to the decreased expression of the voltage-gated sodium channel NaV1.1 in the GABAergic neurons. Finally, we observed a significant correlation between these functional changes from both cell types and depressive-like behavior observed in neuropathic pain. In conclusion, my results suggest the implication of GABAergic neurons in NPID and a new perspective of therapeutic target, for this comorbidity, involving the NaV1.1 channel is emerging.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/135484 |
| Date | 14 February 2024 |
| Creators | Alonso, Johanna |
| Contributors | De Koninck, Yves, Yalcin, Ipek |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xviii, 138 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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