Effets anxiolytiques/antidépresseurs et neurogéniques des ligands du récepteur 5-HT4 chez la Souris (rôle de la protéine b-arrestin 1)

Les inhibiteurs sélectifs de recapture de la sérotonine (ISRS), agonistes indirects des récepteurs de la sérotonine (5-HT), ont un début d'effet antidépresseur retardé de plusieurs semaines. Des travaux antérieurs suggèrent que le récepteur 5-HT4 de la sérotonine serait une cible directe pour traiter la dépression et un nouvel espoir pour traiter plus rapidement ces pathologies anxio-dépressives. Toutefois, l'hypothèse 5-HT4 doit encore être validée dans des modèles animaux d'anxiété/dépression. Les questions posées étaient : la stimulation des récepteurs 5-HT4 centraux est-elle nécessaire aux effets comportementaux des ISRS ? la neurogenèse hippocampique adulte contribue-t-elle à ces effets ? En utilisant le modèle de stress chronique à la corticostérone (CORT) chez la souris, nous avons évalué les effets sur ces paramètres d un traitement chronique avec un agoniste du récepteur 5-HT4 (RS67333, 1,5 mg/kg/jour pendant 4 semaines) comparé à un traitement à la fluoxétine (18 mg/kg/jour). Nous avons ensuite utilisé ce modèle murin combiné à l ablation de la neurogenèse hippocampique par rayons-X afin d examiner si la neurogenèse est nécessaire aux effets comportementaux d un traitement subchronique (7 jours) ou chronique (28 jours) avec le RS67333. Nous avons également évalué le blocage des effets de la fluoxétine par un antagoniste du récepteur 5-HT4 (GR125487, 1 mg/kg/jour). Le traitement chronique avec RS67333, comme celui de la fluoxétine, induit une activité anxiolytique/antidépressive et stimule la neurogenèse hippocampique adulte. Cependant, contrairement à la fluoxétine , les effets anxiolytiques du RS67333 sont déjà présents après 7 jours de traitement, sans nécessité l activation de la neurogenèse. Le traitement chronique avec le GR125487 empêche les deux effets anxiolytique/antidépresseur et neurogènique de la fluoxétine, indiquant que l'activation du récepteur 5-HT4 est nécessaire à ces effets de l ISRS. Nous avons ensuite cherché à savoir si le court délai d action antidépresseur du RS67333 peut être prédit par l'expression d'un biomarqueur périphérique. Des données de la littérature indiquent que la cascade de signalisation de b-arrestine 1 (impliquée dans la désensibilisation et l internalisation du récepteur 5-HT4) serait un biomarqueur potentiel pré-clinique/clinique des états dépressifs et des effets d un traitement antidépresseur. À cette fin, nous avons développé une nouvelle méthode d évaluation des taux de protéines circulantes grâce à une analyse par immunoblot des leucocytes (PBMC) isolés à partir du sang total de souris. Les taux de b-arrestine 1 sont diminués dans les leucocytes des souris pré-traitées à la CORT. Il faut 7 jours de traitement avec le RS67333, mais 28 jours avec la fluoxétine chez ces animaux pour restaurer un taux de b-arrestine 1 comparable à celui des animaux contrôles. Ces résultats suggèrent que le taux sanguin de b-arrestine 1 est un biomarqueur de la rapidité de la réponse antidépressive. Enfin, l'activation du récepteur 5-HT4 dans le cerveau peut représenter une approche thérapeutique innovante d apparition pour traiter plus rapidement des symptômes dépressifs associés à l anxiété.Selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) display a delayed onset of action of several weeks. Past work demonstrated evidence that the 5-HT4 receptor may be a direct target for treating depression and a new hope for fast acting antidepressant treatment. However, the 5-HT4 hypothesis still needs to be validated in models of anxiety/depression.We decided to investigate whether 5-HT4 receptor stimulation was necessary for the effects of SSRIs in a mouse model of anxiety/depression and whether hippocampal neurogenesis contributed to these effects. Using the mouse corticosterone model of anxiety/depression, we assessed whether chronic treatment with a 5-HT4 receptor agonist (RS67333, 1.5 mg/kg/day) had effects on anxiety and depression-related behaviors as well as on hippocampal neurogenesis in comparison to chronic fluoxetine treatment (18 mg/kg/day). Then, using our model combined with ablation of hippocampal neurogenesis, we investigated whether neurogenesis was necessary for the behavioral effects of subchronic (7-days) or chronic (28-days) RS67333 treatment. We also assessed whether a 5-HT4 receptor antagonist, (GR125487, 1 mg/kg/day) could prevent the behavioral and neurogenic effects of fluoxetine. Chronic treatment with RS67333, similar to fluoxetine, induced anxiolytic/antidepressant-like activity and stimulated adult hippocampal neurogenesis. However, unlike fluoxetine, the anxiolytic effects of RS67333 were already present after 7 days and did not require hippocampal neurogenesis. Chronic treatment with GR125487 prevented both anxiolytic/antidepressant-like and neurogenic effects of fluoxetine, indicating that 5-HT4 receptor activation is necessary for these effects of SSRIs. We then explored whether the fast onset of action of the 5-HT4 receptor agonist RS67333 could be predicted by expression of a peripheral biomarker. The b-arrestin-signaling cascade which is involved in 5-HT4 receptor desensitization and internalization, has recently gained attention as a potential pre-clinical/clinical bridging biomarker for depressive states and treatment effects. To this end, we developed a new method to assess levels of circulating proteins through immunoblot analyses of mouse PBMCs isolated from whole blood of anesthetized animals. While we did not detect any change in b-arrestin 1 in mouse leukocytes after 7 days of fluoxetine in corticosterone-treated animals, a short term treatment with RS67333, restored the level of this protein to control levels. In fluoxetine-treated animals, a restoration was only observed in the corticosterone model after a longer exposure. These results suggest that blood levels of b-arrestin 1 may be a useful biomarker to predict antidepressant/anxiolytic activities. Finally, the activation of 5-HT4 receptors in the brain may represent an innovative and rapid onset therapeutic approach to treat depression with comorbid anxiety.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

A method for biomarker measurements in peripheral blood mononuclear cells isolated from anxious and depressed mice: β-arrestin 1 protein levels in depression and treatment

A limited number of biomarkers in the central and peripheral systems which are known may be useful for diagnosing major depressive disorders and predicting the effectiveness of antidepressant (AD) treatments. Since 60% of depressed patients do not respond adequately to medication or are resistant to ADs, it is imperative to delineate more accurate biomarkers. Recent clinical studies suggest that β-arrestin 1 levels in human mononuclear leukocytes may be an efficient biomarker. If potential biomarkers such as β-arrestin 1 could be assessed from a source such as peripheral blood cells, then they could be easily monitored and used to predict therapeutic responses. However, no previous studies have measured β-arrestin 1 levels in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in anxious/depressive rodents. This study aimed to develop a method to detect β-arrestin protein levels through immunoblot analyses of mouse PBMCs isolated from whole blood. In order to validate the approach, β-arrestin levels were then compared in naïve, anxious/depressed mice, and anxious/depressed mice treated with a selective serotonin reuptake inhibitor (fluoxetine, 18 mg/kg/day in the drinking water). The results demonstrated that mouse whole blood collected by submandibular bleeding permitted isolation of enough PBMCs to assess circulating proteins such as β-arrestin 1. β-Arrestin 1 levels were successfully measured in healthy human subject and naïve mouse PBMCs. Interestingly, PBMCs from anxious/depressed mice showed significantly reduced β-arrestin 1 levels. These decreased β-arrestin 1 expression levels were restored to normal levels with chronic fluoxetine treatment. The results suggest that isolation of PBMCs from mice by submandibular bleeding is a useful technique to screen putative biomarkers of the pathophysiology of mood disorders and the response to ADs. In addition, these results confirm that β-arrestin 1 is a potential biomarker for depression

Beneficial behavioural and neurogenic effects of agomelatine in a model of depression/anxiety

Abstract Agomelatine (S20098) is a novel antidepressant drug with melatonergic agonist and 5-HT 2C receptor antagonist properties, displaying antidepressant/anxiolytic-like properties in animal models and in humans. In a depression/anxiety-like mouse model in which the response of the HPA axis is blunted, we investigated whether agomelatine could reverse behavioural deficits related to depression/anxiety compared to the classical selective serotonin reuptake inhibitor, fluoxetine. Adult mice were treated for 8 wk with either vehicle or corticosterone (35 mg/ml.d) via drinking water. During the final 4 wk, animals were treated with vehicle, agomelatine (10 or 40 mg/kg i.p.) or fluoxetine (18 mg/kg i.p.) and tested in several behavioural paradigms and also evaluated for home-cage activity. Our results showed that the depressive/anxiety-like phenotype induced by corticosterone treatment is reversed by either chronic agomelatine or fluoxetine treatment. Moreover, agomelatine increased the dark/light ratio of home-cage activity in vehicle-treated mice and reversed the alterations in this ratio induced by chronic corticosterone, suggesting a normalization of disturbed circadian rhythms. Finally, we investigated the effects of this new antidepressant on neurogenesis. Agomelatine reversed the decreased cell proliferation in the whole hippocampus in corticosterone-treated mice and increased maturation of newborn neurons in both vehicle-and corticosterone-treated mice. Overall, the present study suggests that agomelatine, with its distinct mechanism of action based on the synergy between the melatonergic agonist and 5-HT 2C antagonist properties, provides a distinct antidepressant/anxiolytic spectrum including circadian rhythm normalization

S 38093, a histamine H3 antagonist/inverse agonist, promotes hippocampal neurogenesis and improves context discrimination task in aged mice

Strategies designed to increase adult hippocampal neurogenesis (AHN) may have therapeutic potential for reversing memory impairments. H3 receptor antagonists/inverse agonists also may be useful for treating cognitive deficits. However, it remains unclear whether these ligands have effects on AHN. The present study aimed to investigate the effects of a 28-day treatment with S 38093, a novel brain-penetrant antagonist/inverse agonist of H3 receptors, on AHN (proliferation, maturation and survival) in 3-month-old and in aged 16-month-old mice. In addition, the effects of S 38093 treatment on 7-month-old APPSWE Tg2576 transgenic mice, a model of Alzheimer’s disease, were also assessed. In all tested models, chronic treatment with S 38093 stimulated all steps of AHN. In aged animals, S 38093 induced a reversal of age-dependent effects on hippocampal brain-derived neurotrophic factor (BDNF) BDNF-IX, BDNF-IV and BDNF-I transcripts and increased vascular endothelial growth factor (VEGF) expression. Finally, the effects of chronic administration of S 38093 were assessed on a neurogenesis-dependent “context discrimination (CS) test” in aged mice. While ageing altered mouse CS, chronic S 38093 treatment significantly improved CS. Taken together, these results provide evidence that chronic S 38093 treatment increases adult hippocampal neurogenesis and may provide an innovative strategy to improve age-associated cognitive deficits

5-hydroxytryptamine (5-HT)1A autoreceptor adaptive changes in substance P (neurokinin 1) receptor knock-out mice mimic antidepressant-induced desensitization

Antagonists at substance P receptors of the neurokinin 1 (NK1) type have been shown to represent a novel class of antidepressant drugs, with comparable clinical efficacy to the selective serotonin (5-HT) reuptake inhibitors (SSRIs). Because 5-HT 1A receptors may be critically involved in the mechanisms of action of SSRIs, we examined whether these receptors could also be affected in a model of whole-life blockade of NK1 receptors, i.e. knock-out mice lacking the latter receptors (NK1Ϫ/Ϫ). 5-HT 1A receptor labeling by the selective antagonist radioligand receptor agonist ipsapirone to inhibit the discharge of serotoninergic neurons in the dorsal raphe nucleus within brainstem slices, and reduced hypothermic response to 8-OH-DPAT, were noted in NK1Ϫ/Ϫ versus NK1ϩ/ϩ mice. On the other hand, cortical 5-HT overflow caused by systemic injection of the SSRI paroxetine was four-to sixfold higher in freely moving NK1Ϫ/Ϫ mutants than in wild-type NK1ϩ/ϩ mice. Accordingly, the constitutive lack of NK1 receptors appears to be associated with a downregulation/functional desensitization of 5-HT 1A autoreceptors resembling that induced by chronic treatment with SSRI antidepressants. Double immunocytochemical labeling experiments suggest that such a heteroregulation of 5-HT 1A autoreceptors in NK1Ϫ/Ϫ mutants does not reflect the existence of direct NK1-5-HT 1A receptor interactions in normal mice

Compréhension du mécanisme d'action des antidépresseurs anciens ou nouveaux : apport des modèles de souris génétiquement modifiées en pharmacologie

La principale hypothèse concernant le mécanisme d'action des antidépresseurs est monoaminergique, impliquant deux neurotransmetteurs, la sérotonine (5-HT) et la noradrénaline (NA). Malgré l'efficacité thérapeutique incontestable des inhibiteurs sélectifs de recapture de la sérotonine (ISRS) par exemple, un certain nombre d'inconvénients subsistent. Ces dernières années, l'identification de molécules susceptibles de raccourcir le long délai d'action des traitements (4–6 semaines sont nécessaires pour corriger les troubles de l'humeur) a fait l'objet d'un intérêt tout particulier. Les autorécepteurs exerçant un rétrocontrôle négatif sur la synthèse et la libération du neurotransmetteur ont ainsi été très étudiés. Les effets centraux de la co-administration d'un ISRS avec un antagoniste d'un autorécepteur de la sérotonine de type 5-HT1B ont été abordés grâce à la technique de microdialyse intracérébrale in vivo. Notre attention s'est portée sur les souris génétiquement modifiées : la comparaison des effets des ISRS sur les concentrations extracellulaires/intrasynaptiques de neurotransmetteurs dans le cerveau de souris "wild-type" contrôles et de celles dites "knock-out" (KO) constitutives privées de récepteurs 5-HT1B, a apporté des informations importantes. Ainsi, nous avons montré que l'activation des autorécepteurs 5-HT1B terminaux limite les effets des ISRS principalement dans les terminaisons des neurones sérotoninergiques situées dans l'hippocampe ventral. L'étude du récepteur de la substance P de sous-type neurokinine 1 (R-NK1) offre un autre exemple de l'intérêt des souris KO dans la recherche de nouveaux antidépresseurs. Les antagonistes des R-NK1 constitueraient une nouvelle famille d'antidépresseurs. L'absence de ligands sélectifs vis-à-vis d'un sous-type de récepteurs appartenant à la famille des tachykinines (R-NK1, R-NK2 ou R-NK3) et les différences d'affinité interespèces, rendent très utile l'administration de ces nouvelles molécules chez des souris KO R-NK1. Grâce à un travail effectué en collaboration, nous avons montré que le blocage génétique (souris KO R-NK1) ou pharmacologique (l'antagoniste GR 205171) du R-NK1 est associé à une désensibilisation fonctionnelle des autorécepteurs somatodendritiques de type 5-HT1A de la sérotonine situés dans le noyau du raphé dorsal. Ces résultats mettent l'accent sur le lien étroit qui existe dans le cerveau entre un neurotransmetteur (la 5-HT) et un neuropeptide (la substance P). Ces outils génétiques ont permis de confirmer la participation de multiples cibles du système nerveux central (SNC) sur lesquelles agissent les antidépresseurs (neurotransmetteurs, neuropeptides et facteurs de croissance). De plus, certaines lignées de souris KO constitutives ou inductibles pourraient constituer un modèle physiopathologique si elles présentent en commun avec la maladie des symptômes tels que des troubles du sommeil, des troubles du comportement alimentaire, un déficit central en 5-HT, en NA et/ou en facteur de croissance associé à un excès de substance P. Ces travaux récents démontrent que la théorie monoaminergique de l'action des antidépresseurs ne doit pas être rejetée, mais plutôt corrigée et complétée par le rôle de la substance P, du BDNF (brain-derived neurotrophic factor), etc. Il sera possible de raccourcir le délai d'action des antidépresseurs et/ou d'améliorer leur tolérance si on dispose d'une meilleure connaissance expérimentale de la diversité des cibles mises en jeu : c'est tout l'intérêt de ces modèles animaux d'étude du mécanisme d'action des médicaments que constituent certaines lignées de souris génétiquement modifiées

Antidepressant activity: contribution of brain microdialysis in knock-out mice to the understanding of BDNF/5-HT transporter/5-HT autoreceptor interactions

Why antidepressants vary in terms of efficacy is currently unclear. Despite the leadership of Selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) in the treatment of depression, the precise neurobiological mechanisms involved in their therapeutic action are poorly understood. A better knowledge of molecular interactions between monoaminergic system, pre- and post-synaptic partners, brain neuronal circuits and regions involved may help to overcome limitations of current treatments and to identify new therapeutic targets. Intracerebral in vivo microdialysis (ICM) already provided important information about the brain mechanism of action of antidepressants first in anesthetized rats in the early 90s, and since then in conscious wild-type or knockout mice. The principle of ICM is based on the balance between release of neurotransmitters (e.g., monoamines,) and re-uptake by selective transporters (e.g., SERT for serotonin 5-HT). Complementary to electrophysiology, this technique reflects presynaptic monoamines release and intrasynaptic events corresponding to ≈ 80% of whole brain tissue content. The inhibitory role of serotonergic autoreceptors infers that they limit somatodendritic and nerve terminal 5-HT release. It has been proposed that activation of 5-HT1A and 5-HT1B receptor sub-types limit the antidepressant-like activity of Selective Serotonin Reuptake Inhibitors (SSRI). This hypothesis is based partially on results obtained in ICM experiments performed in naïve, non-stressed Rodents. The present review will first remind the principle and methodology of ICM performed in mice. The crucial need of developing animal models that display anxiety and depression-like behaviors, neurochemical and brain morphological phenotypes reminiscent of these mood disorders in Human, will be underlined. Recently developed genetic mouse models have been generated to independently manipulate 5-HT1A auto and hetero-receptors and ICM helped to clarify the role of the presynaptic componen

Rôle du récepteur nicotinique des sous-populations neuronales de l'aire tegmentale ventrale dans le renforcement induit par la nicotine

L aire tegmentale ventrale (VTA) est considérée comme la principale région du cerveau responsable des propriétés renforçantes de la nicotine. Dans la VTA, la nicotine active les neurones dopaminergiques et GABAergiques en se liant aux récepteurs nicotiniques à l acétylcholine de type b2 (b2*-nAChR) exprimés sur les deux sous-populations neuronales. Grâce au développement d un nouveau système d expression génique en combinaison avec des approches d électrophysiologie et d auto-administration, nous avons dissocié la contribution des neurones dopaminergiques de celle des neurones GABAergiques dans le renforcement induit par la nicotine. Ce travail démontre le rôle majeur joué par les b2*-nAChRs sur les neurones dopaminergiques dans l action initiale de la nicotine, et met en évidence une corrélation entre l activité électrique en bouffées, liée à l interaction des deux populations neuronales de la VTA, et le maintien à long terme d un comportement tabagique.The ventral tegmental area (VTA) is the principal brain area responsible for the reinforcing properties of nicotine. Within the VTA, nicotine activates both dopaminergic and GABAergic neurons by acting on b2 nicotinic acetylcholine receptors (b2*-nAChR) expressed on both neuronal populations. Here we used a novel system for gene expression, in combination with electrophysiology and self-administration approaches, to dissociate the contributions of dopaminergic and GABAergic neurons in nicotine reinforcement. This work demonstrates a major role played by b2*-nAChRs situated on dopaminergic neurons in the initial action of nicotine and the correlation between the burst activity, due to the interaction between the two neuronal populations of the VTA, and the long term maintenance of nicotine-taking behavior.CHATENAY M.-PARIS 11-BU Pharma. (920192101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Effets de la paroxétine sur la prolifération cellulaire, la coordination motrice et le comportement dans un modèle d'occlusion transitoire de l'artère cérébrale moyenne chez la souris

CHATENAY M.-PARIS 11-BU Pharma. (920192101) / SudocSudocFranceF

Place du milnacipran (ixel®), un inhibiteur mixte de la recapture de la sérotonine et de la noradrénaline dans le traitement actuel des dépressions majeures

La dépression se définit comme une maladie mentale caractérisée par une modification profonde de l'état thymique dans le sens de la tristesse, de la souffrance morale et du ralentissement psychomoteur. En constante progression, c'est une affection hétérogène sur les plans clinique et étiopathogénique. Elle serait la résultante du dysfonctionnement des systèmes mono-aminergiques concernant la noradrénaline, la sérotonine et la dopamine. Il existe trois types complémentaires de prise en charge de la dépression : l'électroconvulsivothérapie (peu utilisée), la psychothérapie et surtout la chimiothérapie. Au sein de cette dernière figure les imipraminiques, les inhibiteurs de la monoamine oxydase (IMAO) et les non imipraminiques non IMAO dont les inhibiteurs de la recapture sélectifs de la sérotonine (IRSS) et, depuis 1997, les inhibiteurs de la recapture mixte de la sérotonine et de la noradrénaline (IRSNa) représentés par la venlafaxine et le milnacipran. Les IRSNa partagent les propriétés inhibitrices de la recapture de la noradrénaline et de la sérotonine des imipraminiques, sans bloquer les récepteurs a1, cholinergiques ou histaminergiques, responsables de leurs effets indésirables. En pratique, le milnacipran n'a pas montré une efficacité supérieure aux autres antidépresseurs, mais sa tolérance est globalement supérieure à celle des imipraminiques et comparable à celle des IRSS. Le milnacipran a donc bien pris sa place dans l'arsenal thérapeutique des dépressions majeuresAMIENS-BU Santé (800212102) / SudocSudocFranceF