Identification des cellules responsables des effets du récepteur des glucocorticoïdes sur la

vulnérabilité à la cocaïne

Mutagenèse conditionnelle chez la souris

Marc Turiault, UMR7148, Collège de France

Réponse au stress et glucocorticoïdes

Glande surrénale

Hypophyse

+CRH

Hypothalamus

Glucocorticoïdes

Gluconéogénèse

Réponse immunitaireRéparation tissulaire

Lipolyse

ACTH+

Rétrocontrôle négatifModulation des comportements

Glucocorticoïdes et psychostimulants

Injection GC/stress : réponse aux psychostimulants

Adrénalectomie : réponse aux psychostimulants

Vulnérabilité accrue aux drogues chez des animaux stressés

MR GR

Mécanisme d’action du récepteur des glucocorticoïdes

transcription transcriptionAP1 NFkB

transcription transcriptionStat5

GRE

nGRE

Glucocorticoides

hsp

GR

hsp

ARMR

PI3KAkt

Mutation du GR

Allèle sauvage

Domaine de liaison au ligand

Domaine de liaison à l’ADN

1a 1b 1c 2 3 4 5 6 7 8 9

Allèle null

Pas de protéine produite

Mort des nouveaux nés

Mutagénèse conditionnelle du GR

hGH

polyA

Nestine-Cre

CreRégion Nestine 5’ Nestine enh II

Cre

Inactivation de GR dans le système nerveux : souris GRNesCre

GRloxP

loxPloxP

Tronche et al, Nature Genetics, 1999

ComportementCollaboration

Sensibilisation comportementale après injections chroniques

Auto-administration

Etude comportementale de la réponse à la cocaïne des souris

GRNesCre

L’absence de GR dans le cerveau bloque la sensibilisation comportementale

9 injections (intervalle:2 jours)

Groupe 3 (chronique) Cocaïne Cocaïne

Groupe 2 (aiguë) Saline Cocaïne

Groupe 1 (contrôle) Saline Saline

30 joursTest

(15mg/kg) (7,5mg/kg)

(7,5mg/kg)

Acti

vit

é locom

otr

ice

0

50

100

150

200

250

300

350

Contrôles

a *

*

§

0

50

100

150

200

250

300

350

GRNesC

re

*

*

b salineacute cocainechronic cocaine

Deroche-Gamonet et al, Journal of Neuroscience,2003

Acti

vit

é locom

otr

ice

Diminution des propriétés motivationnelles de la cocaïne en absence

de GR dans le cerveau

Cage d’auto-administration

Days

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Nose-P

okes

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50a

FR1 FR2 FR3 FR5

Acquisition

Trou inactif -GRNesCre

Trou actif- GRNesCre Trou actif -GRloxP

Trou inactif -GRloxP

Deroche-Gamonet et al, Journal of Neuroscience, 2003

Cocaine doses (mg/kg/inj)

0.03 0.06 0.12 0.25 0.5 1.0 2.00

20

40

60

80

100

120

140b

*

**

*

*

**

Dose réponse

Nose-P

okes

Quelles cellules sont responsables des effets du GR sur la vulnérabilité à la

cocaïne ?

Marc Turiault Frederic Ambroggi

Paris Bordeaux

Drogues transmission dopaminergique

Glucocorticoïdes l’activité électrique des neurones dopaminergiques

Quelles cellules sont responsables des effets du GR sur la vulnérabilité à la

cocaïne ?

Les neurones dopaminergiques ont-ils une activité différente en absence de GR ?

Système méso-cortico-limbique

Cortex préfrontal

Noyau accumbens

ATV

GR est impliqué dans le contrôle de l’activité des neurones dopaminergiques

Neurone de l’AVT

AmplificateurO

rdin

ate

ur

Au

dio

mon

Oscillo

scop

e

µ manipulateur

Fréquence d’occurrence des

bouffées (Hz)

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

01Cont GRNesCre

1

2

3

4

0Cont GRNesCre

Fréquence de décharge (Hz)

1.8 Hz

2.4 Hz

4.4 Hz

4.6 Hz

1 sec

Contrôles GRNesCre

Hz Hz

Système méso-cortico-limbique

Quelles cellules sont responsables des effets du GR sur l’activité dopaminergique

et la vulnérabilité à la cocaïne ?

Cortex préfrontal

Noyau accumbensATV NO GR

NO GR

NO GR

Inactivation du GR dans les neurones dopaminergiques

Cre

GRlox

PloxPloxP

GRnull

Gène DAT

CreHomologie 5’ Homologie 3’

BAC DAT210kb

NO GR

NO GR

NO GR

Recombinaison spécifique des neurones DA

TH Cre TH X-gal

Cre

loxPloxP

STOP LacZ

Souris DATiCre Souris DATiCre – R26R

Recombinaison dans les neurones dopaminergiques de l’ATV

GRloxp/loxp

GRDAT-Cre

Souris GRDATiCre

THGR Ov

Souris DATiCre – R26R

β-Gal DAT OvTH

Souris DATiCre

iCre

TH iCre

DATiCre

L’inactivation de GR dans les neurones dopaminergiques n’a

aucun effet sur l’autoadministration de cocaine

Poin

t d

e r

up

ture

Ratio progressifAcquisition

Trou inactif- GRDATCre

Trou actif- GRDATCre

Trou actif -Contrôles

Trou inactif -Contrôles

Noses p

okes

Dose réponse

GRDATCre

Contrôles

Inje

cti

on

s

Cocaïne (mg/kg/inj)

Pas d’effet de l’absence de GR dans les neurones dopaminergiques

4.4 Hz, 7% Bursts 4.6 Hz 7% Burst

GRloxP GRDATCre

WT

KO

Fir

ing

Rate

(H

z)

0

1

2

3

4

0

2

4

6

8

Bu

rst

Ev

en

t fr

eq

ue

nc

y (

Hz)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Fréquence d’occurrence des bouffées (Hz)Fréquence de décharge

(Hz)

Cortex préfrontal

Noyau accumbensATV ?NO GR

NO GR

NO GR

Inactivation du GR dans les neurones post-dopaminergiques

TrpUra

YAC D1A140 kb

CEN4 Gene D1

CreHomologie 5’

Homologie 3’

loxPGRnull

Cre

GRlox

PloxPloxP

NO GR

NO GR

NO GR

Inactivation du GR dans les structures post-synaptiques du système dopaminergique

Cre

striatum

n. acc.

olf. tub.

V et VI

GRGR

VTA

TH GR GR - TH

GRloxP/loxP GRD1Cre

Striatum

Hippocampe

GR

Forte baisse de la motivation pour la cocaïne en absence de GR dans les neurones

dopaminoceptifs

Ratio progressifDose response

Injections

Cocaïne (mg/kg/inj)

GRD1Cre

Contrôles

Acquisition

Jours

Nose-P

okes

Trou inactif- GRD1Cre

Trou actif -Contrôles

Trou inactif -Contrôles

Trou actif- GRD1Cre

L’absence de GR dans les neurones dopaminoceptifs

suffit à bloquer la sensibilisation comportementale

9 injections (intervalle:2 jours)30 jours

Test

Groupe 3 (chronique) Cocaïne Cocaïne

Groupe 2 (aiguë) Saline Cocaïne

Groupe 1 (contrôle) Saline Saline

(15mg/kg) (7,5mg/kg)

(7,5mg/kg)

GRD1Cre

Activité locom

otrice

Contrôles A

ctivité locomotrice

Réponse au stress

Temps (min)

Activité locomotrice

Jour Nuit

Coordination motrice

Jours

Piscine de Morris

Jour 1Jour 2Jour 3

Champ ouvertLabyrinthe en croix surélevé

Matin Soir

Rythme circadien

Contrôles GRD1Cre

Corticostéronémie et comportement des souris GRD1Cre

L’absence de GR dans les seuls neurones post-dopaminergiques modifier l’activité des

neurones dopaminergiques

Fréquence de décharge (Hz)

GRloxP GRD1Cre0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

Fréquence d’occurrence des bouffées (Hz)

00,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

GRloxP GRD1Cre

3.6 Hz, 20% Bursts 2.4 Hz, 0% Bursts

1 sec

GRloxP GRD1Cre

Cortex préfrontal

Noyau accumbensATVNO GR

NO GR

NO GR

Par quel mécanisme le GR influence l’activité dopaminergique ?

Quelles afférences de l’ATV sont invalidées en GR chez les souris GRD1Cre ?

Dans le cortex préfrontal ?

Dans le noyau accumbens ?

Voie directe

Voie indirecte

Cortex préfrontal

Noyau accumbens

Pallidum ventral

ATV

??

La majorite des neurones D1 qui projettent à l’ATV expriment le GR

Fluorogold Cre

GRD1Cr

e

%

FG

+/C

re+

0

20

40

60

80

100

GRD1Cre

ContrôlesGRD1Cr

e

Fluorogold GR

%

FG

+/G

R+

0

20

40

60

80

100

Invalidation dans le cortex préfrontal ?

Cortex préfrontal

Noyau accumbens

Pallidum ventral

ATV

FluoroGold

?

Fluorogold Cre

GRD1Cr

e

%

FG

+/C

re+

0

20

40

60

80

100

GRD1Cre

ContrôlesGRD1Cr

e

%

FG

+/G

R+

Fluorogold GR

*

0

20

40

60

80

100

La majorité des neurones du NAc qui projettent directement à l’ATV

n’expriment plus le GR

Cortex préfrontal

Noyau accumbens

Pallidum ventral

ATV

Invalidation dans les neurones de la voie directe NAc-ATV ?

FluoroGold

?

Les neurones de la voie indirecte NAc-PV-ATV présentent un faible taux

d’invalidation du GR

GRD1Cre

ContrôlesGRD1Cr

e

Fluorogold GR

%

FG

+/G

R+

0

20

40

60

80

100

Fluorogold Cre

GRD1Cr

e

%

FG

+/C

re+

0

20

40

60

80

100

Cortex préfrontal

Noyau accumbens

Pallidum ventral

ATV

FluoroGold

?

Invalidation dans les neurones de la voie indirecte NAc-PV-ATV ?

Quel est l’effet de la mutation du GR sur la réactivité au glutamate des

neurones épineux du NAc ?

ATV Noyau accumbens

-1nA

-2nA

-4nA

-8nA…128

L’invalidation du GR induit une hyporéactivité au glutamate dans le

NAc

GRD1Cr

e

Contrôles

ContrôlesGRD1Cr

e

L’invalidation du GR bloque le contrôle du noyau accumbens sur les neurones

DA de l’ATV

ATV

Noyau accumbens

Kynurénate

Conclusion

Nous avons identifié les cellules responsable des effets du GR sur

Le GR participe au contrôle de la réactivité au glutamate des neurones épineux du NAc

la réponse à la cocaïne

L’activité dopaminergique

Le GR contrôle indirectement l’activité dopaminergique

Dissociation cellulaire des effets du GR pour l ’anxiété et l’addiction

Perspectives

Déterminer les gènes différentiellement exprimés : ARNm, protéines (voies de signalisation…)

Etude électrophysiologique pour déterminer le mécanisme impliqué dans l’altération de la réponse au glutamate des neurones épineux du NAc

• INSERM, BordeauxFrédéric AmbroggiVéronique DerocheـGamonetPier Vincenzo Piazza

• CNRS, Collège de FranceSébastien ParnaudeauAude MiletDominique LazarHélène CambierJeanـDenis RouzeauFrançois Tronche

DKFZ, HeidelbergThomas Lemberger

Céline Diaz