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Récepteurs 5-HT2C, BDNF et mémoire traumatique

par Mathilde Regue

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Laurence Lanfumey.

Thèses en préparation à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries .


  • Résumé

    Les états de stress post-traumatiques (PTSD) sont un trouble anxieux pouvant se développer suite à l'exposition à un évènement traumatique sévère. Ils résultent de la dérégulation de la mémoire de peur, de déficits d'extinction du souvenir du trauma et d'une généralisation de la peur. Les deux stratégies thérapeutiques proposées reposent actuellement sur la psychothérapie et la pharmacothérapie. Cependant, un grand nombre de patients ne répondent pas à ces traitements. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes physiopathologiques qui sous-tendent cette affection afin de trouver de nouvelles pistes thérapeutiques. Dans ce cadre, nous avons étudié le lien entre le récepteur sérotoninergique 5-HT2C, le facteur neurotrophique BDNF et la peur traumatique. Nous avons caractérisé une souche de souris transgéniques VGV n'exprimant que l'isoforme complètement édité du récepteur 5-HT2C. Nos études ont porté sur le phénotype comportemental lié à la peur chez ces souris, sur l'analyse de l'expression de molécules liées à la voie BDNF/TrkB et de la neuro-inflammation dans deux des structures principales du circuit cérébral de la peur, l'hippocampe et l'amygdale. Nous avons évalué l'effet de la paroxétine, antidépresseur approuvé dans le traitement du PTSD. Enfin nous avons étudié la prolifération cellulaire hippocampique et les mécanismes épigénétiques chez les souris VGV. Les souris VGV présentent des comportements de peur excessifs aussi bien pour la peur innée que pour la peur conditionnée, des déficits d'extinction de la peur conditionnée et une forte généralisation de la peur. Ces altérations comportementales sont caractéristiques du PTSD. La paroxétine est capable restaurer le processus d'extinction en administration aiguë et de réduire la peur innée et la généralisation de la peur en condition chronique. Au niveau moléculaire, l'expression des ARNm des facteurs liés à la voie du BDNF et de marqueurs pro-inflammatoires est fortement dérégulée. L'expression de l'ARNm du BDNF est réduite dans l'hippocampe mais augmentée dans l'amygdale des souris VGV. Il en est de même pour l'expression du « tissue plasminogen activator » ou tPA, protéase à l'origine du clivage de la forme précurseur du BDNF en BDNF mature. Le NPY, neuropeptide impliqué dans la résilience au stress, est lui surexprimé dans l'amygdale alors que le profil d'expression des ARNm de ses récepteurs Y1 et Y2 est modifié dans les deux structures. L'ARNm des cytokines pro-inflammatoires IL-1b et IL-6 est surexprimé dans ces deux zones chez les souris VGV, de même que l'ARNm de la calcineurine, phosphatase liée à la mémoire de peur et la neuro-inflammation, dans l'amygdale. Le traitement chronique à la paroxétine a un effet normalisateur sur l'ARNm du BDNF, en affectant les exons I et IV. Il augmente l'ARNm de tPA dans l'hippocampe et l'amygdale les souris VGV et réduit l'ARNm du NPY et de ses récepteurs dans les deux structures. Cependant ce traitement reste sans effet sur les marqueurs pro-inflammatoires. Par ailleurs, les souris VGV présentent une diminution de la prolifération cellulaire dans le gyrus denté de l'hippocampe. Enfin, au niveau épigénétique les souris VGV sont caractérisées par une diminution de la méthylation des îlots CpG du BDNF dans l'amygdale. Le traitement chronique avec la paroxétine augmente l'expression de l'ARN messager de certaines histones désacétylases dans cette structure. L'ensemble de ces données montre l'implication du récepteur 5-HT2C dans la mémoire traumatique et met en avant la voie BDNF/TrkB et la neuro-inflammation dans les comportements de peur pathologiques. De plus, les souris VGV se posent comme un nouveau modèle animal de PTSD, au regard des différents critères de validité requis.

  • Titre traduit

    5-HT2C receptors, BDNF and traumatic memory


  • Résumé

    Post-traumatic stress disorder (PTSD) is an anxiety disorder caused by exposure to a severe traumatic event. It involves fear memory dysregulations, traumatic fear extinction deficits and fear generalization. Two therapeutic strategies currently used for to treat PTSD patients are psychotherapies and antidepressant pharmacotherapy. However, a high percentage of patients do not respond to either treatments. Understanding the pathophysiological mechanisms underlying PTSD-like behaviors may help developing new therapeutic approaches. In this context, we studied the link between the serotonergic 5-HT2C receptor, the neurotrophic factor BDNF and traumatic fear memory. We characterized transgenic mice that only express the fully-edited VGV isoform of 5-HT2C receptors. Our research focused on VGV mice behavioral and neurobiological phenotypes. We analyzed the expression of molecules linked to the BDNF/TrkB pathway and neuroinflammation, mainly in two brain structures implicated in the fear circuitry, the hippocampus and the amygdala. We also explored hippocampal cell proliferation and epigenetic mechanisms in VGV mice. The effects of paroxetine, an antidepressant-drug approved to treat PTSD, were assessed on some of these parameters. VGV mice displayed excessive innate and conditioned fear expression, extensive fear extinction deficits and fear generalization, behavioral features all consistent with clinical PTSD. Paroxetine restored fear extinction in VGV mice when administered acutely, and decreased innate fear and fear generalization when administered chronically. At the molecular level, BDNF and pro-inflammatory markers mRNA expressions were dysregulated. VGV mice had decreased BDNF mRNA expression in the hippocampus and increased BDNF mRNA expression in the amygdala compared to WT mice. Consistent alterations were observed for tPA, a protease involved in the clivage of proBDNF into mature BDNF. NPY, a neuropeptide implicated in stress resilience, was overexpressed in the amygdala while the mRNA expression profile of its receptors Y1 and Y2 was modified in both structures. IL-6 and IL-1b mRNA levels were increased in the same brain areas of VGV mice, as well the mRNA coding for calcineurin, a phosphatase linked to fear memory and neuroinflammation. Chronic paroxetine treatment normalized total Bdnf mRNA levels in VGV mice, notably through BDNF exon I and/or IV. It increased tPA mRNA levels in the hippocampus and the amygdala and reduced NPY and its receptors mRNA levels in both structures while it had no effect on pro-inflammatory markers. Additionally, VGV mice also presented a reduction in cell proliferation in the dentate gyrus of the hippocampus. Finally, at the epigenetic level, VGV mice were characterized by a decreased methylation of BDNF CpG islands in the amygdala. Chronic paroxetine treatment increased the mRNA expression of several histone deacetylases in this structure. Our results demonstrated the implication of 5-HT2C receptors in traumatic fear memory and further highlighted BDNF/TrkB pathway and neuroinflammation in "pathological" fear behaviors. According to several validity criteria, VGV-transgenic mice may thus constitute a new animal model of PTSD.