Post-operative dysregulation of Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) in cortex and hippocampus of rats

par Muhammad Rafiq

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Laure Pain et de Yannick Goumon.

Le président du jury était Olivier Langeron.

Le jury était composé de Patrick Vuillez.

Les rapporteurs étaient Olivier Langeron, Anne Prigent-Tessier.

  • Titre traduit

    Dérégulation de la proteine BDNF (brain-derived neurotrophic factor) dans le cortex et l'hippocampe à la suite d'une anesthésie générale : approches précliniques


  • Résumé

    Le Brain-derived Neurotrophic Factor (BDNF) est impliqué dans les processus cognitifs impliquant l'hippocampe et les structures corticales. Cette étude avait pour but d’analyser les effets postopératoires sur l’expression du BDNF dans ces structures cérébrales.Ainsi, les effets d’une anesthésie de courte durée au propofol, d’une chirurgie mineure et du lipopolysaccharide (LPS) sur l'altération de l’expression du BDNF ont été analysée dans l'hippocampe et le cortex de deux modèles de rongeurs nocturnes et diurnes, correspondant respectivement des jeunes rats Sprague Dawley mâles et des Arvicanthis ansorgei.Dans un premier temps, la rythmicité nycthémérale de l’expression du BDNF a été analysée.Les quantités de BDNF présentes dans le cortex et l'hippocampe ont été déterminées par une technique ELISA. Il s’est avéré que, dans l'hippocampe et le cortex de rat et d’A. ansorgei, le BDNF suit une rythmicité sur 24 heures. La quantité de BDNF atteint un maximum à ZT5(i.e., 5 heures après le début de l’exposition à la lumière). Dans un deuxième temps, les effets sur l’expression du BDNF ont été analysés après administration de propofol et/ou LPS, ainsi que lors d’une chirurgie légère. Parallèlement,l’impact de ces traitements sur la mémoire a été testé à l’aide d’un test d'évitement passif.Nos résultats indiquent que la quantité de BDNF est régulée positivement dans l'hippocampe et le cortex de rats lorsque les animaux ont subit une anesthésie de courte durée au propofol en présence ou absence de LPS. A l’opposé, une chirurgie mineure (sous anesthésie propofol)n’a aucun effet sur les quantités de BDNF.En conclusion, ces études mettent en évidence des effets majeurs d’une anesthésie sur l’expression du BDNF, ainsi que les effets protecteurs du propofol sur la neuroinflammation induite par le LPS.


  • Résumé

    Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is involved in cognition and hippocampus and cortical structures are important in cognition. The present study was designed to analyse the post-operative effects on BDNF. For this purpose, we examined the effects of short duration propofol anaesthesia, LPS and minor surgery on the BDNF protein alteration in the hippocampus and cortex.Young male Sprague Dawley rats were used in all experiments except Arvicanthis ansorgei which were used to study the circadian rhythmicity of BDNF protein as model for diurnal rodents. The quantity of BDNF protein present in the cortex and hippocampal supernatants was determined with an ELISA technique. Memory was tested by fear conditioning using the classic fear conditioning preparation (passive avoidance apparatus).The major finding on BDNF protein in control conditions is that the BDNF protein followed a circadian rhythmicity during the 24 hours of day in the rat’s hippocampus and cortex. The concentration of BDNF protein has been observed to reach a maximum at ZT5 (5 hours afterthe light on period) whether the animals were nocturnal or diurnal. In addition, we found that BDNF protein amount is up regulated in the hippocampus and cortex of rats when they were submitted to short duration propofol anaesthesia, as well as LPS and no effect when minor surgery under propofol anaesthesia was performed.In conclusion, these studies illustrate the dramatic effects of post-operative conditions and neuroinflammation induced by LPS on cognition and the potential mechanism involved. This study also suggests the protective effects of the short duration propofol anaesthesia against neuroinflammation induced by LPS.


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