Identifier
Département de biologie cellulaire, Université de Cincinnati, Cincinnati, Ohio, États-Unis.
Abstract
CONTEXTE :
L'incapacité à inhiber les comportements une fois qu'ils deviennent inadaptés est une composante de plusieurs maladies psychiatriques et le cortex préfrontal médian (CPFm) a été identifié comme un médiateur potentiel de l'inhibition comportementale. L’étude actuelle a permis de déterminer si le mPFC était impliqué dans l’inhibition du comportement sexuel lorsqu’il était associé à des résultats défavorables.
METHODES:
En utilisant des rats mâles, les effets des lésions des zones infralimbiques et prélagiques de la mPFC sur l'expression du comportement sexuel et la capacité à inhiber l'accouplement ont été testés en utilisant un paradigme d'aversion proportionnelle à la copulation.
RÉSULTATS:
Les lésions médiales du cortex préfrontal ne modifiaient pas l'expression du comportement sexuel. En revanche, les lésions de mPFC ont complètement bloqué l'acquisition du conditionnement aversion sexuelle et les animaux lésés ont continué à s'accoupler, contrairement à l'inhibition comportementale robuste vis-à-vis de la copulation chez les animaux mâles intacts mPFC, ce qui a pour résultat que seulement 22% des animaux mâles intacts continuent à s'accoupler. Cependant, les rats porteurs de lésions de mPFC étaient capables de former une préférence de lieu conditionné pour la récompense sexuelle et une aversion de lieu conditionnée pour le chlorure de lithium, ce qui suggère que ces lésions ne modifiaient pas l'apprentissage associatif ni la sensibilité au chlorure de lithium.
CONCLUSIONS:
L'étude actuelle indique que les animaux atteints de lésions mPFC sont probablement capables de former des associations avec des résultats aversifs de leur comportement, mais n'ont pas la capacité de supprimer la recherche d'une récompense sexuelle face à des conséquences aversives. Ces données peuvent contribuer à une meilleure compréhension d'une pathologie commune sous-jacente aux troubles du contrôle des impulsions, car le comportement sexuel compulsif a une forte prévalence de comorbidité avec des troubles psychiatriques et la maladie de Parkinson.
INTRODUCTION
Le cortex préfrontal médian (mPFC) est impliqué dans de nombreuses fonctions d'ordre supérieur du système nerveux des mammifères, notamment la régulation de l'excitation émotionnelle, des comportements analogues à ceux de l'anxiété, ainsi que la flexibilité du comportement et la prise de décision (1-5). La prise de décision basée sur les récompenses est supposée être contrôlée par un circuit neuronal composé du mPFC, de l’amygdale et du striatum (6) dans lequel le mPFC agit en tant que contrôleur «descendant» de ce processus (7,8). La capacité à suivre les relations «réponse-résultat» au fil du temps est un élément central de la prise de décision basée sur les récompenses (9). De cette manière, lorsque les conséquences associées à une action comportementale deviennent défavorables, la fréquence de ces actions diminue. Ceci conduit à une adaptation comportementale positive et cette réponse dépend de la fonction de mPFC intacte (8, 10). L’incapacité à modifier les actions comportementales dès lors qu’elles entraînent des conséquences indésirables est un symptôme courant de nombreux troubles de la dépendance (11-15).
Le comportement sexuel masculin chez le rongeur est un comportement naturel fondé sur les récompenses, dans lequel les relations entre les réponses et les résultats sont surveillées pour atteindre l'objectif de copulation (16). Cependant, les rats mâles s'abstiennent de s'accoupler lorsque le comportement sexuel est associé au chlorure de lithium (LiCl; 17, 18), un stimulus aversif. L’activité mPFC a été corrélée au comportement sexuel masculin chez les rongeurs (19-25) et les humains (26). Cependant, le rôle exact de la mPFC dans le comportement sexuel reste flou. Le but de la présente étude était de caractériser les effets des lésions de mPFC sur l'expression du comportement sexuel et sur l'acquisition d'une inhibition comportementale vis-à-vis du comportement sexuel chez le rat à l'aide d'un modèle d'aversion subordonnée à la copulation. Les lésions incluaient les noyaux infralimbique (IL) et prélimbique (PL) de la mPFC, car il a été prouvé que ces sous-régions se projetaient dans des zones du cerveau impliquées dans la régulation du comportement sexuel (20). Les résultats de cette étude montrent qu’une fonction intacte de mPFC n’est pas nécessaire pour l’expression normale du comportement sexuel. Au lieu de cela, les résultats appuient l'hypothèse selon laquelle la mPFC régule l'exécution de l'inhibition comportementale envers le comportement sexuel une fois que ce comportement est associé à des résultats aversifs.
Matériels et méthodes
Animaux
Des rats Sprague Dawley mâles adultes (grammes 250 – 260) obtenus des laboratoires Harlan (Indianapolis) ont été logés individuellement dans une pièce éclairée artificiellement selon un cycle inversé lumière / obscurité (12: 12 h, éteint à 10 AM) à une température de 72 F. La nourriture et l'eau étaient disponibles à tout moment. Des œstrogènes ovariectomisés (capsule silastique avec 5% benzoate d'estradiol bêta-17) et de la progestérone (injection 500 μg dans 0.1 ml d'huile de sésame) ont sensibilisé des rats femelles Sprague Dawley (210 – 225 grammes), lesquels ont été utilisés dans tous les tests a commencé quatre heures après le début de la période d'obscurité et le comportement a été mis en oeuvre dans une cage d'essai rectangulaire en plexiglas (60 × 45 × 50 cm) sous un éclairage rouge tamisé. Toutes les procédures ont été approuvées par le comité de protection des animaux et d'utilisation des animaux de l'université de Cincinnati, du comité de protection des animaux de l'université de Western Ontario, et conformes aux directives des NIH et du CCPA concernant la recherche sur des animaux vertébrés.
Chirurgie des lésions
Les animaux ont été anesthésiés avec une dose de 1-ml / kg (87 en mg / kg de kétamine et 13 en mg / kg de xylazine). Les animaux ont été placés dans un appareil stéréotaxique (instruments Kopf, Tujunga, Californie, États-Unis), une incision a été pratiquée pour exposer le crâne et des trous ont été percés au-dessus des sites d'injection à l'aide d'un foret à dremmel (Dremmel, États-Unis). De l'acide iboténique (0.25μl, 2% dans du PBS) a été perfusé bilatéralement en utilisant deux injections à différentes coordonnées dorso-ventrales, chacune sur une période minute 1.5 à l'aide d'une seringue de 5μl Hamilton aux coordonnées suivantes par rapport à Bregma (avec le crâne nivelé horizontalement): pour PL et IL lésions: AP = 2.9, ML = 0.6, DV = −5.0 et −2.5. Les lésions simulées ont été réalisées en utilisant les mêmes méthodes, mais en utilisant des injections de véhicule (PBS). Tous les animaux ont été autorisés à récupérer pendant 7 – 10 jours avant les tests comportementaux.
Conception
Expression du comportement sexuel
Les lésions PL et IL ont été réalisées chez des animaux naïfs sexuellement avant la chirurgie. Après la récupération, les animaux ont été autorisés à s'accoupler une fois par semaine jusqu'à la manifestation d'une éjaculation, pendant un total de quatre semaines consécutives après la chirurgie. Les différences de paramètres sexuels (latences de montage, intromission, éjaculation, et nombre de montages et d'intromissions) au sein de chaque expérience ont été analysées à l'aide d'une ANOVA à une voie avec facteur de chirurgie des lésions. Des comparaisons post-hoc ont été effectuées à l'aide de tests PLSD de Fishers, tous avec des niveaux de signification de 5.
Expériences surélevées et labyrinthe
Les animaux présentant des lésions ou un traitement simulé ont été testés sur le labyrinthe élevé plus (EPM). Ce test a été réalisé cinq semaines après la chirurgie et une semaine après la dernière séance d'accouplement. L’EPM était en plexiglas clair et se composait de quatre bras de longueur égale s’étendant à partir d’une arène centrale en forme de signe plus. Deux bras du labyrinthe étaient ouverts sur l’environnement extérieur et les deux autres bras étaient entourés de revêtements sombres (40cm de haut) qui s’étendaient sur toute la longueur du bras. Les frontières entre la zone médiane et les bras étaient délimitées par des bandes blanches situées à 12cm du milieu du labyrinthe. Les tests EPM ont été menés sous un faible éclairage, 1 – 4, plusieurs heures après le début de la période d'obscurité. Les différences entre les animaux simulés et les animaux lésés ont été déterminées à l'aide de tests t d'élève avec le seuil de signification 5.
Aversion sexuelle conditionnée
Les rats mâles ont été soumis à trois séances d’accouplement pour acquérir une expérience sexuelle avant une lésion ou une chirurgie factice. Les animaux ayant présenté une éjaculation lors d'au moins deux tests d'accouplement préopératoires sur trois ont été inclus dans cette étude et répartis de manière aléatoire en quatre groupes expérimentaux: Sham-LiCl, Lésion-LiCl, Sham-Saline et Lésion-Saline. Des lésions ou des simulations chirurgicales ont été pratiquées 3 jours après la dernière séance d’entraînement. Les animaux ont été autorisés à récupérer pendant une semaine après les chirurgies avant le début des séances de conditionnement. Au cours des séances de conditionnement, la moitié des mâles feints et lésés ont reçu du LiCl immédiatement après l'accouplement (Sham-LiCl et Lésion-LiCl), tandis que l'autre moitié des mâles fictifs et lésés a servi de témoin et a reçu une solution saline immédiatement après l'accouplement (Sham-Saline et lésion saline). Le jour du conditionnement, les animaux étaient autorisés à s'accoupler à une éjaculation et étaient injectés dans la minute qui suivait l'éjaculation avec une dose de 1ml / kg de 20M LiCl ou de solution saline, puis replacés dans leurs cages d'origine. Le matin du jour de conditionnement 0.15, tous les mâles ont été pesés et les animaux conditionnés ayant reçu une solution saline ont reçu une dose de 2ml / kg de 20M LiCl, tandis que les animaux conditionnés avec LiCl ont reçu une dose équivalente de solution saline. Ce paradigme a été répété pendant vingt jours consécutifs pour un total de dix séances de conditionnement complètes. Les paramètres du comportement sexuel ont été enregistrés lors de chaque essai. Les différences de pourcentage d'animaux présentant des montures et des intromissions, ou des éjaculations, ont été analysées pour chaque essai en utilisant une analyse du chi carré avec un niveau de signification 0.15%. Puisqu'aucune différence n'a été détectée entre les groupes Sham-Saline et Lesion-Salines quel que soit le paramètre, ces deux groupes ont été combinés pour une analyse statistique (n = 5) et ont été comparés au groupe Lésion-LiCl ou au groupe Sham-LiCl.
Préférence de lieu conditionné
Les animaux sexuellement naïfs ont subi une opération de lésion comme décrit ci-dessus et ont été autorisés à se rétablir pendant une semaine avant les tests comportementaux. Tous les tests comportementaux ont débuté 4 quelques heures après le début de la période d'obscurité. L'appareil de préférence de lieu conditionné a été divisé en trois chambres avec une chambre centrale neutre. Un côté de la chambre avait des murs blancs et un sol en grille, tandis que l'autre était noir avec des tiges en acier inoxydable comme revêtement de sol, la chambre centrale était grise avec un sol en plexiglas (Med Associates, St. Albans, Vermont). Tout d'abord, un pré-test a été effectué pour établir une préférence naturelle pour chaque individu avant le début du conditionnement. Tous les animaux ont été placés dans la chambre centrale avec un accès libre à toutes les chambres pendant quinze minutes et le temps total passé dans chaque chambre a été enregistré. Le lendemain, à savoir le jour de conditionnement 1, les hommes se sont accouplés à une éjaculation dans leur cage d'origine et ont été immédiatement placés dans la chambre initialement non privilégiée pendant 30 minutes sans accès aux autres chambres ou ont été placés dans la chambre initialement privilégiée. trente minutes sans comportement sexuel préalable. Le deuxième jour de conditionnement, les hommes ont reçu le traitement opposé. Ce paradigme de conditionnement a été répété une fois de plus. Le lendemain, un post-test identique sur le plan procédural a été réalisé. Deux valeurs distinctes ont été utilisées pour déterminer si les animaux lésés par mPFC formaient une préférence de lieu conditionnée pour le sexe. Le premier score était le score de différence, défini comme la différence entre le temps passé dans la chambre initialement préférée et le temps passé dans la chambre initialement non préférée. Le score de préférence a été défini comme le temps passé dans la chambre initialement non préférée divisé par le temps passé dans la chambre initialement non préférée plus le temps passé dans la chambre initialement préférée. Les scores de préférence et de différence ont été comparés pour chaque animal entre le pré-test et le post-test en utilisant des tests t appariés d'étudiant avec des niveaux de signification 5%. Des études antérieures ont montré que, grâce à ce paradigme, l’accouplement produit une préférence de lieu conditionnée robuste et que les traitements de contrôle ne modifient pas les préférences (27-29).
Aversion de lieu conditionnée
Les animaux sexuellement naïfs ont subi une lésion ou une opération simulée, comme décrit ci-dessus, et ont été autorisés à se rétablir pendant une semaine avant les tests comportementaux. Tous les tests comportementaux ont débuté 4 quelques heures après le début de la période d’éclairage. En utilisant l'appareil CPP décrit ci-dessus, des injections de LiCl ou de solution saline ont été appariées avec la chambre initialement préférée ou non préférée respectivement au cours de deux essais de conditionnement de manière équilibrée. Les pré-tests et les post-tests ont été effectués et les données analysées comme décrit ci-dessus à l'aide de tests t d'étudiant appariés avec les niveaux de signification en 5.
Vérification des lésions
Pour la vérification de la lésion, les animaux ont été perfusés transcardialement avec 4% paraformaldéhyde et le cerveau a été sectionné (par voie coronale). Les sections étaient et immunoprocédés pour le marqueur neuronal NeuN en utilisant un antisérum primaire dans une solution d’incubation reconnaissant le NeuN (antisérum monoclonal anti-NeuN; 1: 10,000; Chemicon) et les méthodes standard à l’immunopéroxydase (19). L'emplacement et la taille des lésions iboténiques ont été déterminés en analysant la zone dans des sections adjacentes de mPFC dépourvues de coloration de neurones NeuN. Les lésions de la mPFC couvraient généralement une distance allant de AP + 4.85 à + 1.70 par rapport à bregma (Figure 1A – C). Les lésions étaient considérées comme complètes si 100% de l'IL et 80% de la PL étaient détruits, et seuls les animaux présentant des lésions complètes étaient inclus dans les analyses statistiques (expérience sur le comportement sexuel, lésion n = 11, fausse monture n ° 12; expérience EPM, lésion n = 5, sham n = 4; expérience d'aversion sexuelle conditionnée, sham-saline n = 4, sham-LiCl n = 9, lésion-saline n = 5, lésion-LiCl n = 12; expérience condition préférentielle, lésion n = 5 ; expérience d'aversion de lieu conditionné, sham n = 12, lésion n = 9).
RÉSULTATS
Comportement sexuel
Les lésions PL / IL n’affectaient aucun paramètre sexuel testé chez les hommes naïfs sexuellement avant la chirurgie (Figure 1D – F). En accord, aucun effet des lésions PL / IL sur le comportement sexuel n'a été détecté chez les hommes sexuellement expérimentés inclus dans l'expérience d'aversion sexuelle conditionnée, lors du premier essai, donc avant l'association de LiCl avec un comportement sexuel (Tableau 1). Par conséquent, les lésions PL / IL n’affectaient pas le comportement sexuel indépendamment de l’expérience sexuelle.
Elevé Plus Maze
En accord avec les rapports antérieurs (27-29), les rats mâles présentant des lésions mPFC, les mâles affichaient plus d'entrées dans les bras ouverts de l'EPM par rapport aux témoins (Figure 1G), suggérant que la fonction de mPFC est essentielle pour les situations nécessitant une évaluation des risques.
Aversion sexuelle conditionnée
Effets du conditionnement de LiCl sur le comportement sexuel
Le conditionnement au LiCl a entraîné une réduction significative du pourcentage d'hommes simulant une monture, une intromission ou une éjaculation par rapport aux témoins simulés avec une solution saline (Figure 2A – B). Cependant, les lésions mPFC ont complètement bloqué l'inhibition provoquée par le conditionnement de LiCl. L’analyse du chi carré a révélé des différences significatives entre les groupes détectés dans les pourcentages d’animaux présentant des montures (Figure 2A), intromissions (non présentées; données identiques à Figure 2A), ou des éjaculations (Figure 2B). Plus précisément, les pourcentages d'hommes présentant des montures, des intromissions ou de l'éjaculation étaient significativement plus faibles dans le groupe Sham-LiCl par rapport aux animaux témoins traités à la solution saline (Sham and Lesion), indiquant un effet perturbateur du conditionnement de LiCl sur la copulation chez les animaux Sham. En revanche, aucun effet du conditionnement au LiCl n’a été observé chez les hommes atteints de lésion-LiClFigures 2A – B). Ainsi, la fonction de la mPFC est essentielle pour l'acquisition d'une inhibition conditionnée du comportement sexuel. Cependant, il est possible que les lésions PL / IL atténuent l'apprentissage associatif associé à la récompense sexuelle. Ainsi, dans une étude distincte, les effets des lésions PL / IL sur l'acquisition d'une place conditionnée ont été testés.
Préférence de place conditionnée et aversion
Les rats présentant des lésions mPFC affichaient un apprentissage associatif normal des signaux contextuels associés à une récompense sexuelle, comme indiqué par un score de différence accru et un score de préférence au cours du post-test (Figure 3A – B). De plus, les lésions n’affectaient pas l’apprentissage associatif des signaux contextuels associés au malaise induit par LiCl, ce qui se traduisait par une diminution significative des scores de différence et de préférence au cours du post-test (Figure 3C – D).
Figure 3
DISCUSSION
Dans cette étude, nous rapportons que les lésions des régions IL et PL du mPFC n’affectent pas l’expression du comportement sexuel, ni l’acquisition d’une préférence de lieu conditionnée pour obtenir une récompense sexuelle. Au lieu de cela, les lésions empêchent l’acquisition de l’aversion sexuelle conditionnée. Ces résultats fournissent des preuves fonctionnelles de l'hypothèse selon laquelle la capacité à effectuer des modifications comportementales adaptatives est régulée par les sous-régions IL et PL du mPFC.
Des données antérieures de notre laboratoire indiquaient que les neurones mPFC sont activés lors du comportement sexuel chez le rat mâle (20). Cependant, les rats lésés par mPFC dans cette étude ne peuvent pas être distingués des rats témoins fictifs dans aucun des paramètres analysés du comportement sexuel. En accord avec les rapports antérieurs (30, 32) Les lésions de mPFC ont effectivement produit des effets anxiolytiques évalués par la performance sur le labyrinthe élevé, ce qui indique que notre protocole de lésion était efficace. Par conséquent, les résultats actuels suggèrent que l'activation des sous-divisions IL et PL au sein de la mPFC pendant le comportement sexuel n'est pas nécessaire pour l'expression normale du comportement sexuel. En revanche, une étude antérieure réalisée par Agmo et ses collègues avait démontré que les lésions de la région du cingulaire antérieur (ACA) augmentaient les latences de monte et d’intromission et réduisaient le pourcentage de mâles copulants (25). Par conséquent, il est possible que l'ACA joue un rôle dans la performance du comportement sexuel, alors que les régions IL et PL médient l'inhibition du comportement une fois associé à des résultats aversifs.
Bien que des lésions de mPFC aient été rapportées pour perturber diverses formes de consolidation de la mémoire (33, 34), les effets des lésions mPFC sur l'inhibition comportementale rapportés ici ne peuvent être attribués à des déficits d'apprentissage. Dans un ensemble d'expériences séparé, les hommes souffrant de lésions de mPFC ont été testés pour leur capacité à établir une préférence de lieu conditionnée pour un comportement sexuel. L'apprentissage associatif lié aux récompenses est resté intact chez les animaux portant une lésion mPFC, ces mâles étant en mesure de former une préférence de lieu conditionnée pour une chambre à paire sexuelle de récompense. Cette constatation est en accord avec des études antérieures examinant le rôle du PL ou du mPFC complet dans l'acquisition du CPP induit par un psychostimulant (35, 36), De plus, les lésions mPFC n’affectaient pas l’apprentissage associatif pour le stimulus aversif LiCl, ce qui concorde avec les informations précédentes selon lesquelles les lésions PFC n’empêchaient pas l’acquisition de l’aversion gustative conditionnée (34). Collectivement, ces données suggèrent que l'activation précédemment observée des sous-divisions PL / IL au sein du mPFC (20) ne sont pas nécessaires à l’acquisition d’un apprentissage associatif lié à la récompense, mais sont nécessaires à la bonne utilisation de ces informations en ce qui concerne l’exécution du contrôle comportemental. Cette notion est en accord avec l'affirmation actuelle selon laquelle une fonction IL intacte est nécessaire pour analyser et agir sur les entrées inhibitrices et excitatrices qui transmettent des informations sur les aléas d'aversion pour les récompenses (37). De plus, les animaux avec PL (35) ou IL (8, 37, 38) les lésions présentent un apprentissage d'extinction normal malgré une incapacité à utiliser ces informations pour prendre des décisions en fonction d'objectifs.
En conclusion, l’étude actuelle indique que les animaux porteurs de lésions de mPFC sont susceptibles de former des associations avec les conséquences négatives de leur comportement, mais n’ont pas la capacité de supprimer la recherche d’une récompense sexuelle face à des conséquences aversives. Chez l’homme, l’excitation sexuelle est une expérience complexe dans laquelle le traitement d’informations cognitives et émotionnelles sert à déterminer si les propriétés hédoniques d’un stimulus sont suffisantes pour agir comme une incitation sexuelle (39). Les données actuelles suggèrent que le dysfonctionnement de la mPFC peut contribuer à la prise de risque sexuel ou à la recherche compulsive d'un comportement sexuel. De plus, le dysfonctionnement de la mPFC a été associé à plusieurs troubles psychiatriques (13, 40) suggérant que le dysfonctionnement de la mPFC peut être une pathologie sous-jacente commune aux autres troubles et que le comportement sexuel compulsif peut être associé à d'autres troubles. En effet, chez les humains, l'hypersexualité ou le comportement sexuel compulsif présenteraient une prévalence élevée de comorbidité avec des troubles psychiatriques (y compris la toxicomanie, l'anxiété et les troubles de l'humeur) (41) et la prévalence approximative de 10 dans la maladie de Parkinson ainsi que les achats compulsifs, le jeu et l’alimentation (42-44).
Notes
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