Involvement of corticosteroids and their hippocampal receptors in fast and delayed effects of stress on memory retrieval.

Abstract

Tout d’abord, nous avons démontré l’origine périphérique de la corticostérone après l’administration d’un stress aigu. Pour cela, nous avons utilisé un modèle de souris déficient en transporteur de corticostérone : Corticosterone binding-globulin (Cbg-/-). Ensuite, nous avons déterminé si les effets rapides du stress sur le rappel mnésique dépendaient de mécanismes non-génomiques. Nous avons précisé si ces effets étaient médiés par les récepteurs aux minéralocorticoïdes (MR) ou aux glucocorticoïdes de l’hippocampe. Dans ce but dans un premier temps, nous avons injecté un complexe macromoléculaire de corticostérone (Cort-3CMO-BSA) qui ne franchit pas la membrane cellulaire pour évaluer l’implication de mécanismes membranaires. Dans un deuxième temps nous avons administré dans l’hippocampe dorsal (HD) ou ventral (HV), 15 minutes avant le stress, l’antagoniste MR (RU 28318) et l’antagoniste GR (RU 38486) et nous avons évalué les performances mnésiques à 15, 60, 105 et 120 minutes après le stress. En effet ces délais ont été choisis selon l’apparition de pics de corticostérone induit par le stress, mesurés par microdialyse, dans l’HD et l’HV.Les principaux résultats obtenus sont : i) les souris Cbg -/- ne présentent pas de déficit mnésique 15 min après l’administration d’un stress aigu, contrairement aux souris contrôles qui ont un déficit mnésique important; ii) De même, l’administration de métyrapone (un inhibiteur de synthèse de la corticostérone) prévient des effets rapides du stress sur la mémoire; iii) Nous avons démontré que les effets rapides délétères sont médiés par des récepteurs membranaires, puisque l’injection de Cort-3CMO-BSA dans l’HD produit des effets similaires au stress aigu. De plus, l’effet de l’injection du complexe Cort-3CMO-BSA n’est pas bloqué par l’injection systémique d’anisomycine (un inhibiteur de synthèse protéique) nous avons montré que les récepteurs membranaires aux glucocorticoïdes de type MR sont responsables des effets cognitifs rapides du stress et de la cort-3CMO-BSA sur le rappel mnésique ;iv) Dans l’HD, l’injection du RU 28318 bloquait les effets délétères du stress quand les performances mnésiques étaient évaluées 15 min après le stress, mais non aux délais plus longs. Au contraire, le RU 38486 prévenait les déficits mnésiques quand les performances étaient évaluées à 60 mais non à 105 min après le stress. Dans l’HV, le schéma opposé est observé puisque l’injection du RU 38486 est dénuée d’effet quand il est injecté à 60 min après le stress mais il bloque les déficits mnésiques induits 105 min après le stress. L’implication des récepteurs MR et GR et l’efficacité de leur antagoniste semble dépendant de l’évolution de la concentration de corticostérone au cours du temps dans l’HD et l’HV.Pour conclure, notre étude a mis en évidence que le stress aigu diminue le rappel mnésique hipocampo-dépendant par l’intermédiaire d’un mécanisme de “switch” impliquant les récepteurs MR puis GR de l’HD à des délais plus courts et ensuite seulement les récepteurs GR de l’HV à des délais plus long.We first showed the peripheral origin of corticosterone after an acute stress administration (electric foot-shocks) using corticosterone binding globulin-deficient mice (Cbg -/-). Then, we intended to determine if the rapid effects of stress on memory retrieval depended on non-genomic mechanisms and in a further step to precise whether such effects are mediated by mineralocorticoid (MR) or glucocorticoid receptors (GR) in the hippocampus. To that aims, we first injected a macromolecular complex of corticosterone (Cort-3CMO-BSA) that cannot cross the cell membrane to assess the involvement of membrane mechanisms. In a second step, we injected 15 minutes before stress delivery either in the dorsal (DH) or ventral (VH) hippocampus the MR antagonist (RU 28318) and GR antagonist (RU 38486) and evaluated memory at 15, 60, 105 and 120 minutes after stress delivery. Indeed, these delays were chosen according to the occurrence of stress-induced corticosterone peaks measured by microdialysis in DH and VH.The main results obtained in this study are: i) Cbg -/- mice are not affected by stress delivery occurring 15 minutes before memory testing, in contrast wild-type control mice which exhibited an important memory retrieval deficit; ii) Similarly, the rapid effects of stress on memory could be prevented by the systemic injection of metyrapone (a corticosterone synthesis inhibitor); iii) We showed that the rapid (15min) deleterious of stress on memory are mediated by membrane receptors, since the injection of Cort-3CMO-BSA in the DH produced similar effects as stress delivery. Moreover, the effect of the Cort-3CMO-BSA complex is not blocked by systemic injection of anisomycin (a protein synthesis inhibitor); iv) In DH, the injection of RU 28318 blocked the deleterious effects of stress when testing occurred 15 min after stress but not for longer delays. In contrast, RU 38486 prevented memory retrieval impairments when performance was evaluated at 60 but not at 105 min after stress. In addition, the opposite pattern was observed in VH since RU 38486 was denied of any effects when injected at 60 min but blocked the stress-induced memory impairments at the 105 min post-stress delay. The involvement of MR and GR receptors and consequently the efficiency of their antagonists seem to depend on the time-course evolutions of stress-induced corticosterone rises within the DH and VH.In conclusion, our study evidenced that acute stress impairs hippocampus-dependent memory retrieval via a switch mechanism involving the MR then GR in DH at shorter delays and then only GR in VH at longer delay