Elucidating molecular mechanisms of post operative pain chronicization

La douleur chronique post-opératoire (DCPO) est un important problème clinique impactant la réhabilitation post-opératoire et la qualité de vie des patients. Les traitements existants restent inadaptés à ce type de douleur et sont inefficaces sur le long terme. Elle est donc devenue une priorité de santé publique. Afin de comprendre la pathophysiologie de la DCPO et de proposer des traitements innovants, il est important de développer des modèles permettant d’étudier les phénomènes à l’origine de la transition douleur aiguë et douleur chronique appelée chronicisation. Par conséquent, nous avons caractérisé les comportements de douleurs après chirurgie mais aussi les événements moléculaires impliqués dans leur chronicisation à travers l’étude d’un modèle murin de double chirurgie (2 chirurgies dans un intervalle de 7 jours) et évalué le rôle du récepteur FLT3, un potentiel facteur de chronicisation, dans le développement de DCPO. A travers cette étude, nous montrons que le modèle de double incision (DI) induit une prolongation de l’hypersensibilité mécanique comparé au modèle de simple incision (SI). Les souris DI développent aussi une douleur spontanée ainsi que des comportements de type « dépressifs », absents chez les SI. Cette exagération des composantes sensorielles et émotionnelles de la douleur est associée à une potentialisation de l’activation microgliale spinale des DI comparé aux SI. L’hypersensibilité mécanique induite par la DI est spécifiquement bloquée par l’injection intrathécale d’un inhibiteur microglial, la minocycline. L’inhibition de FLT3, via l’utilisation de souris transgéniques FLT3-/- bloque totalement le développement d’hypersensibilités persistantes et les troubles de type « dépressifs » présents chez les souris DI. Au niveau cellulaire, l’activation microgliale induite par la DI est totalement bloquée chez la souris FLT3-/-. A l’inverse, l’activation de FLT3 chez des souris naïves via l’injection intrathécale de son ligand endogène permet d’induire une hyperalgésie mécanique, des troubles de type « anxiodépressif » et une activation microgliale spinale. L’utilisation de souris Cx3Cr1EGFP nous a permis de montrer que la microglie ne semble pas exprimer FLT3 suggérant que l’activation microgliale semble être dépendante de FLT3 neuronal. De manière intéressante l’administration systémique d’un anticorps thérapeutique anti-FLT3 permet de réduire à la fois l’hyperalgésie ainsi que l’apparition des troubles anxiodépressifs induits par la DI.En conclusion les résultats apportent la preuve que le modèle DI se rapproche plus d’un état de DCPO que le modèle SI et suggèrent l’implication du récepteur FLT3 dans la modulation de l’activité de la microglie, une entité indispensable à la chronicisation. Ainsi, l’inhibition de FLT3 pourrait devenir un traitement prometteur dans la gestion de la DCPO.Chronic pain caused by surgical procedures (CPSP) remains a significant clinical problem that seriously impacts postoperative rehabilitation and health-related quality of life. Existing treatments are outdated and ineffective over the long term. For these reasons, CPSP has grown into a health priority. To understand the pathophysiology of CPSP and propose innovative therapeutics it is important to develop animal models to study the phenomenon responsible for the transition from acute to chronic pain, namely chronification. However, the existing models are still poorly investigated. Therefore, we have characterized post-surgical pain behaviors but also related molecular events during pain chronification through the investigation of a double-hit mouse model of surgery (2 surgeries performed 7 days apart) and evaluated the role of FLT3 receptor, a new potential pain chronification factor, in the development of CPSP.Through this study, we show that double hit model (DI) induces increased and extended mechanical pain hypersensitivity compared to simple hit model (SI). DI mice also showed significant spontaneous pain behavior and depression-like behaviors while SI mice did not. This sensorial and emotional pain exaggeration correlated with a potentiation of spinal microglial activation in DI versus SI. DI-induced mechanical pain hypersensitivity was specifically reversed by intrathecal minocycline injection which inhibits microglia. The inhibition of FLT3, using FLT3-/- mice, blunted the development of persistent pain and depression in DI mice. Spinal microgliosis induced by DI was totally prevented in FLT3-/- mice. Conversely, FLT3 activation with intrathecal injection of its endogenous ligand in naïve animals induces mechanical hyperalgesia, anxiodepressive-like behaviors and spinal microgliosis. Thanks to the use of Cx3Cr1EGFP mice, we were able to show that microglia does not express FLT3, suggesting that microgliosis depend on neuronal FLT3. Interestingly, the systemic administration of functional anti-Flt3 antibodies not only reduces hyperalgesia but also anxio-depressive disorders produced by DI. Taken together these results bring the evidence that DI model is closer to what defines CPSP than SI model and suggest a role for Flt3 in the modulation of its microglial activity, an essential entity of pain chronification. Thus, the inhibition of Flt3 could be a promising therapy in the management of CPSP

Mécanismes de chronicisation de la douleur post-opératoire

Chronic pain caused by surgical procedures (CPSP) remains a significant clinical problem that seriously impacts postoperative rehabilitation and health-related quality of life. Existing treatments are outdated and ineffective over the long term. For these reasons, CPSP has grown into a health priority. To understand the pathophysiology of CPSP and propose innovative therapeutics it is important to develop animal models to study the phenomenon responsible for the transition from acute to chronic pain, namely chronification. However, the existing models are still poorly investigated. Therefore, we have characterized post-surgical pain behaviors but also related molecular events during pain chronification through the investigation of a double-hit mouse model of surgery (2 surgeries performed 7 days apart) and evaluated the role of FLT3 receptor, a new potential pain chronification factor, in the development of CPSP.Through this study, we show that double hit model (DI) induces increased and extended mechanical pain hypersensitivity compared to simple hit model (SI). DI mice also showed significant spontaneous pain behavior and depression-like behaviors while SI mice did not. This sensorial and emotional pain exaggeration correlated with a potentiation of spinal microglial activation in DI versus SI. DI-induced mechanical pain hypersensitivity was specifically reversed by intrathecal minocycline injection which inhibits microglia. The inhibition of FLT3, using FLT3-/- mice, blunted the development of persistent pain and depression in DI mice. Spinal microgliosis induced by DI was totally prevented in FLT3-/- mice. Conversely, FLT3 activation with intrathecal injection of its endogenous ligand in naïve animals induces mechanical hyperalgesia, anxiodepressive-like behaviors and spinal microgliosis. Thanks to the use of Cx3Cr1EGFP mice, we were able to show that microglia does not express FLT3, suggesting that microgliosis depend on neuronal FLT3. Interestingly, the systemic administration of functional anti-Flt3 antibodies not only reduces hyperalgesia but also anxio-depressive disorders produced by DI. Taken together these results bring the evidence that DI model is closer to what defines CPSP than SI model and suggest a role for Flt3 in the modulation of its microglial activity, an essential entity of pain chronification. Thus, the inhibition of Flt3 could be a promising therapy in the management of CPSP.La douleur chronique post-opératoire (DCPO) est un important problème clinique impactant la réhabilitation post-opératoire et la qualité de vie des patients. Les traitements existants restent inadaptés à ce type de douleur et sont inefficaces sur le long terme. Elle est donc devenue une priorité de santé publique. Afin de comprendre la pathophysiologie de la DCPO et de proposer des traitements innovants, il est important de développer des modèles permettant d’étudier les phénomènes à l’origine de la transition douleur aiguë et douleur chronique appelée chronicisation. Par conséquent, nous avons caractérisé les comportements de douleurs après chirurgie mais aussi les événements moléculaires impliqués dans leur chronicisation à travers l’étude d’un modèle murin de double chirurgie (2 chirurgies dans un intervalle de 7 jours) et évalué le rôle du récepteur FLT3, un potentiel facteur de chronicisation, dans le développement de DCPO. A travers cette étude, nous montrons que le modèle de double incision (DI) induit une prolongation de l’hypersensibilité mécanique comparé au modèle de simple incision (SI). Les souris DI développent aussi une douleur spontanée ainsi que des comportements de type « dépressifs », absents chez les SI. Cette exagération des composantes sensorielles et émotionnelles de la douleur est associée à une potentialisation de l’activation microgliale spinale des DI comparé aux SI. L’hypersensibilité mécanique induite par la DI est spécifiquement bloquée par l’injection intrathécale d’un inhibiteur microglial, la minocycline. L’inhibition de FLT3, via l’utilisation de souris transgéniques FLT3-/- bloque totalement le développement d’hypersensibilités persistantes et les troubles de type « dépressifs » présents chez les souris DI. Au niveau cellulaire, l’activation microgliale induite par la DI est totalement bloquée chez la souris FLT3-/-. A l’inverse, l’activation de FLT3 chez des souris naïves via l’injection intrathécale de son ligand endogène permet d’induire une hyperalgésie mécanique, des troubles de type « anxiodépressif » et une activation microgliale spinale. L’utilisation de souris Cx3Cr1EGFP nous a permis de montrer que la microglie ne semble pas exprimer FLT3 suggérant que l’activation microgliale semble être dépendante de FLT3 neuronal. De manière intéressante l’administration systémique d’un anticorps thérapeutique anti-FLT3 permet de réduire à la fois l’hyperalgésie ainsi que l’apparition des troubles anxiodépressifs induits par la DI.En conclusion les résultats apportent la preuve que le modèle DI se rapproche plus d’un état de DCPO que le modèle SI et suggèrent l’implication du récepteur FLT3 dans la modulation de l’activité de la microglie, une entité indispensable à la chronicisation. Ainsi, l’inhibition de FLT3 pourrait devenir un traitement prometteur dans la gestion de la DCPO

Characterization of l -Theanine Excitatory Actions on Hippocampal Neurons: Toward the Generation of Novel N -Methyl- d -aspartate Receptor Modulators Based on Its Backbone

International audienceL-Theanine (or L-γ-N-ethyl-glutamine) is the major amino acid found in Camellia sinensis. It has received much attention because of its pleiotropic physiological and pharmacological activities leading to health benefits in humans, especially. We describe here a new, easy, efficient, and environmentally friendly chemical synthesis of L-theanine and L-γ-N-propyl-Gln and their corresponding D-isomers. L-Theanine, and its derivatives obtained so far, exhibited partial coagonistic action at N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors, with no detectable agonist effect at other glutamate receptors, on cultured hippocampal neurons. This activity was retained on NMDA receptors expressed in Xenopus oocytes. In addition, both GluN2A and GluN2B containing NMDA receptors were equally modulated by L-theanine. The stereochemical change from L-theanine to D-theanine along with the substitution of the ethyl for a propyl moiety in the γ-N position of Land D-theanine significantly enhanced the biological efficacy, as measured on cultured hippocampal neurons. L-Theanine structure thus represents an interesting backbone to develop novel NMDA receptor modulators

Dopamine D2 receptors in WFS1-neurons regulate food-seeking and avoidance behaviors

The selection and optimization of appropriate adaptive responses depends on interoceptive and exteroceptive stimuli as well as on the animal's ability to switch from one behavioral strategy to another. Although growing evidence indicate that dopamine D2R-mediated signaling events ensure the selection of the appropriate strategy for each specific situation, the underlying neural circuits through which they mediate these effects are poorly characterized. Here, we investigated the role of D2R signaling in a mesolimbic neuronal subpopulation expressing the Wolfram syndrome 1 (Wfs1) gene. This subpopulation is located within the nucleus accumbens, the central amygdala, the bed nucleus of the stria terminalis, and the tail of the striatum, all brain regions critical for the regulation of emotions and motivated behaviors. Using a mouse model carrying a temporally controlled deletion of D2R in WFS1-neurons, we demonstrate that intact D2R signaling in this neuronal population is necessary to regulate homeostasis-dependent food-seeking behaviors in both male and female mice. In addition, we found that reduced D2R signaling in WFS1-neurons impaired active avoidance learning and innate escape responses. Collectively, these findings identify a yet undocumented role for D2R signaling in WFS1-neurons as a novel effector through which dopamine optimizes appetitive behaviors and regulates defensive behaviors.Etude des circuits neuronaux et moléculaires sous-tendant les troubles des contrôles des impulsions : Une approche translationnelleRole du biostatus en acides gras polyinsaturés dans les troubles de contrôle exécutifInnovations instrumentales et procédurales en psychopathologie expérimentale chez le rongeurFrom Genome and Epigenome to Molecular Medicine: turning new paradigms in biology into the therapeutic strategies of tomorro

Inhibition of neuronal FLT3 receptor tyrosine kinase alleviates peripheral neuropathic pain in mice

Sensitisation of dorsal root ganglia neurons contributes to neuropathic pain. Here the authors demonstrate the cytokine FL contributes to sensitisation of DRGs via its receptor FLT3 expressed on neurons, and identify a novel FLT3 inhibitor that attenuates neuropathic pain in mice