Schémas distincts d’induction de DeltaFosB dans le cerveau par des drogues d’abus. (2008)

ÉTUDE COMPLETE

Synapse. 2008 May;62(5):358-69.

Perrotti LI, RR tisserand, Robison B, Renthal W, Maze I, S Yazdani, Elmore RG, DJ Knapp, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ.

Source

Département de psychiatrie, Centre médical Southwestern de l'Université du Texas, Dallas, Texas 75390-9070, États-Unis.

Abstrait

Le facteur de transcription DeltaFosB s'accumule et persiste dans le cerveau en réponse à une stimulation chronique. Cette accumulation après exposition chronique à des drogues d'abus a été démontrée de manière plus spectaculaire par Western blot dans les régions striatales, y compris le striatum dorsal (caudé / putamen) et le noyau accumbens. Dans la présente étude, nous avons utilisé l'immunohistochimie pour définir avec une plus grande précision anatomique l'induction de DeltaFosB dans tout le cerveau des rongeurs après un traitement médicamenteux chronique. Nous avons également étendu nos recherches précédentes sur la cocaïne, la morphine et la nicotine à deux autres drogues, l’éthanol et le tétrahydrocannabinol (9) (Delta (9) -THC, l’ingrédient actif de la marijuana). Nous montrons ici que l'administration chronique, mais non aiguë, de chacune des quatre drogues d'abus, cocaïne, morphine, éthanol et Delta (9) -THC, induit de manière robuste DeltaFosB dans le noyau accumbens, bien que des schémas différents dans les sous-régions noyau et coque de ce noyau étaient apparents pour les différents médicaments. Les médicaments différaient également quant à leur degré d'induction du DeltaFosB dans le striatum dorsal. En outre, les quatre médicaments ont induit le DeltaFosB dans le cortex préfrontal, les effets les plus importants ayant été observés avec la cocaïne et l’éthanol, et tous les médicaments ont induit le DeltaFosB dans une faible mesure dans l’amygdale. En outre, tous les médicaments induisaient du DeltaFosB dans l’hippocampe et, à l’exception de l’éthanol, la plus grande partie de cette induction se produisait dans le denté. Des taux plus faibles d'induction de DeltaFosB ont été observés dans d'autres zones du cerveau en réponse à un traitement médicamenteux particulier. Ces résultats fournissent une preuve supplémentaire que l'induction de DeltaFosB dans le noyau accumbens est une action courante de pratiquement toutes les drogues d'abus et que, au-delà du noyau accumbens, chaque médicament induit le DeltaFosB d'une manière spécifique à la région dans le cerveau..

INTRODUCTION

L'exposition aiguë à la cocaïne provoque l'induction transitoire des facteurs de transcription c-Fos et FosB dans les régions striatales (Graybiel et al., 1990; Hope et al., 1992; Young et al., 1991), tandis qu'une exposition chronique au médicament dans l'accumulation d'isoformes stabilisées de ΔFosB, un variant d'épissage tronqué du gène fosB (Hiroi et coll., 1997; Hope et coll., 1994; Moratalla et coll., 1996; Nye et coll., 1995). Une fois induit, ΔFosB persiste dans ces régions pendant plusieurs semaines en raison de la stabilité inhabituelle de la protéine. Des recherches plus récentes ont montré que la stabilité de ΔFosB dépend de l'absence de domaines de degron présents dans les extrémités C-terminales de FosB de longueur totale et de toutes les autres protéines de la famille Fos (Carle et al., 2007), ainsi que de la phosphorylation de ΔFosB à son N -terminus (Ulery et al., 2006). En revanche, l'administration chronique du médicament ne modifie pas l'épissage du prémARN de fosB en ARNm de ΔfosB, ni la stabilité de l'ARNm (Alibhai et al., 2007), ce qui indique en outre que l'accumulation de la protéine ΔFosB est le mécanisme prédominant en cause.

De plus en plus de preuves indiquent que l’induction de ΔFosB dans les régions striatales, en particulier le striatum ventral ou le noyau accumbens, est importante pour la médiation des aspects de la toxicomanie. La surexpression de ΔFosB dans ces régions de souris bitransgéniques inductibles, ou via un transfert de gène à médiation virale, augmente la sensibilité d'un animal aux effets locomoteurs activant et récompensant de la cocaïne et de la morphine, alors que l'expression d'un antagoniste négatif dominant de ΔFosB (appelé Δc- Jun) a les effets opposés (Kelz et al., 1999; McClung et Nestler, 2003; Peakman et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Il a également été démontré que la surexpression de ΔFosB augmentait la motivation à la cocaïne (Colby et al., 2003). De plus, ΔFosB est préférentiellement induit par la cocaïne chez les animaux adolescents, ce qui peut contribuer à leur vulnérabilité accrue à la dépendance (Ehrlich et al., 2002).

Malgré ces preuves, d'importantes questions demeurent. Bien que l'administration chronique de plusieurs autres drogues, y compris l'amphétamine, la méthamphétamine, la morphine, la nicotine et la phencyclidine, a été rapportée induire le ΔFosB dans les régions striatales (Atkins et coll., 1999; Ehrlich et coll., 2002; McDaid et coll. 2006b; Muller et Unterwald, 2005; Nye et al., 1995; Nye et Nestler, 1996; Pich et al. 1997; Zachariou et al., 2006), peu ou pas d'informations sont disponibles concernant les actions de l'éthanol et de l'A9-tétrahydroxybenzol (Δ9-THC, l’ingrédient actif de la marijuana). Deux études antérieures ont montré qu'une immunoréactivité de type FosB est induite dans l'hippocampe et certaines autres zones du cerveau lors du sevrage à l'éthanol, mais il reste à déterminer si cette immunoréactivité représente le ΔFosB ou le FosB complet (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997 ). L’étude de l’éthanol et du (Δ9-THC est particulièrement importante, car il s’agit de deux des drogues les plus largement utilisées aux États-Unis (SAMHSA, 2005). De plus, il a été prouvé que les drogues stimulantes ou opiacées provoquaient la consommation abusive de drogues certaines autres régions cérébrales isolées, qui comprennent, outre le noyau accumbens et le striatum dorsal, le cortex préfrontal, l'amygdale, le pallidum ventral, la région tegmentale ventrale et l'hippocampe (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006a; 1995a; Nye; et al., 2005; Perrotti et al., XNUMX), il n’ya pas eu de cartographie systématique de l’induction de ΔFosB dans le cerveau en réponse à une exposition chronique au médicament.

L’objectif de la présente étude était d’utiliser des procédures immunohistochimiques pour cartographier l’induction de ΔFosB dans le cerveau après l’administration chronique de quatre drogues faisant l’objet d’abus: la cocaïne, la morphine, l’éthanol et le Δ9-THC.

Matériels et méthodes

Animaux

Toutes les expériences ont été conduites sur des rats Sprague Dawley mâles (Charles River, Kingston, 250 – 275 g). Les animaux ont été logés deux par cage et habitués aux conditions de l'animalerie pendant une semaine avant le début des expériences. Ils avaient libre accès à la nourriture et à l'eau. Les expériences ont été menées conformément aux protocoles examinés par le Comité de protection des animaux et d'utilisation des animaux du Southwestern Medical Center de l'Université du Texas à Dallas.

Traitements médicamenteux

Cocaïne chronique

Les rats (n = 6 par groupe) ont reçu des injections deux fois par jour de chlorhydrate de cocaïne (15 en mg / kg ip; Institut national de lutte contre l'abus des drogues, Bethesda, MD) dissous dans 0.9% de solution saline pendant 14 jours. Les rats témoins (n ​​= 6 par groupe) ont reçu des injections ip de solution saline 0.9% au cours de la même procédure chronique. Toutes les injections ont été effectuées dans les cages domestiques des animaux. Il a été démontré que ce schéma thérapeutique produisait de solides adaptations comportementales et biochimiques (voir Hope et al., 1994).

Auto-administration de cocaïne

Les animaux (n = 6 par groupe) ont été entraînés à appuyer sur un levier pour obtenir une pastille 45 mg de saccharose. Après cet entraînement, les animaux ont été nourris ad libitum et implantés chirurgicalement sous anesthésie au pentobarbital avec un cathéter jugulaire chronique (tube Silastic, Green Rubber, Woburn, MA) comme décrit précédemment (Sutton et al., 2000). Le cathéter est passé par voie sous-cutanée pour sortir à l'arrière par une canule de calibre 22 (Plastics One, Roanoke, VA), incrustée dans du ciment cranioplastique et sécurisée avec un maillage chirurgical Marlex (Bard, Cranston, RI). L'auto-administration a été réalisée dans des chambres de test opérantes (Med Associates, St. Alban, Vermont) distinctes du contexte de la cage de l'animal et situées dans une pièce différente. Chaque chambre était enfermée dans une cabine insonorisante équipée d'un ensemble pompe à perfusion comprenant une pompe Razel modèle A (Stamford, CT) et une seringue en verre 10 ml connectée à un raccord pivotant pour fluide (Instech, Plymouth Meeting, PA) par un tube en Téflon . Une tubulure Tygon connectait le pivot à l'ensemble de cathéter de l'animal et était entourée d'un ressort en métal. Chaque chambre opérante contenait deux leviers (4 × 2 cm2, situé à 2 cm du sol). Au cours de la formation à l'auto-administration, une seule pression sur le levier 20 g sur le levier actif a administré une perfusion intraveineuse de cocaïne (0.5 en mg / kg par perfusion de 0.1 ml) sur un intervalle de perfusion de 5-s. La perfusion a été suivie par une période de temporisation de 10, au cours de laquelle la lumière de la maison a été éteinte et le fait de réagir n’a eu aucune conséquence programmée. L'illumination de la lumière de la maison a signalé la fin du délai d'attente. Une pression sur le levier inactif n'a eu aucune conséquence. Cocaïne auto-administrée à des animaux au cours de séances de test quotidiennes 14-h par 4 (6 jours / semaine) au cours de leur cycle d'obscurité; L'apport quotidien moyen était de ~ 50 mg / kg. Un groupe d’animaux à attelage a été manipulé à l’identique, à la différence qu’ils ont reçu des perfusions de cocaïne lorsque leurs homologues auto-administrés ont reçu un médicament. Un groupe d'animaux témoins de solution saline a été autorisé à utiliser une presse à levier pour les perfusions de solution saline. Il a été démontré que ce schéma thérapeutique produisait de fortes adaptations comportementales et biochimiques (voir Sutton et al., 2000).

Morphine chronique

Des pastilles de morphine (contenant chacune 75 en mg de morphine base; Institut national de lutte contre l'abus des drogues) ont été implantées par voie sous-cutanée une fois par jour pendant les jours 5 (n = 6). Les rats témoins ont subi une opération simulée pendant 5 jours consécutifs (n = 6). Il a été démontré que ce schéma thérapeutique produisait de solides adaptations comportementales et biochimiques (voir Nye et Nestler, 1996).

Δ9-THC

Les Δ9-THC ont été dissous dans une solution d’éthanol, d’émulphre et de solution saline 1: 1: 18. Des souris ont reçu une injection sous-cutanée deux fois par jour de Δ9-THC, ou du véhicule, pendant les jours 15. La dose initiale de Δ9-THC était de 10 en mg / kg et la dose était doublée tous les trois jours jusqu'à la dernière dose de 160 en mg / kg. Nous avons utilisé des souris pour Δ9-THC, car il a été démontré que ce schéma thérapeutique produisait des adaptations comportementales et biochimiques robustes chez cette espèce (Sim-Selley et Martin, 2002).

Ethanol

L'éthanol (provenant de 95% stock; Aaper, Shelbyville, KY) a été administré au moyen d'un régime liquide nutritionnellement complet. Cette procédure standard à l'éthanol diététique implique l'administration de 7% [poids / volume (poids / volume)] dans un régime à base de lactalbumine / dextrose pendant 17 jours, période au cours de laquelle les rats consomment généralement de l'éthanol à la dose de 8 - 12 en g / kg / jour et atteindre des niveaux d'éthanol dans le sang allant jusqu'à 200, mg / dl (Criswell et Breese, 1993; Frye et coll., 1981; Knapp et coll., 1998). Le régime était complet sur le plan nutritionnel (avec des concentrations de vitamines, de minéraux et d'autres nutriments dérivés des régimes de recherche d'ICN) et équilibré sur le plan calorique (avec du dextrose) chez les rats traités à l'éthanol et les rats témoins. L'adéquation de la prise a été obtenue en donnant aux rats traités volume de régime équivalent à la consommation moyenne de rats traités au régime à l'éthanol la veille. Les deux groupes ont rapidement pris du poids au cours de la période d'exposition à l'éthanol (non présenté). Il a été démontré que ce schéma thérapeutique produisait de solides adaptations comportementales et biochimiques (voir Knapp et al., 1998).

Immunohistochimie

Dix-huit à 24 h après leur dernier traitement, les animaux ont été profondément anesthésiés avec de l'hydrate de chloral (Sigma, St. Louis, MO) et perfusés intracardialement avec 200 ml de solution saline tamponnée au phosphate 10 mM, suivie de 400 ml de 4% paraformaldehyde dans PBS. Les cerveaux ont été prélevés et stockés pendant une nuit dans 4% paraformaldéhyde à 4 ° C. Le lendemain matin, les cerveaux ont été transférés dans une solution de 20 M PBS 0.1% glycérol pour la cryoprotection. Des coupes coronales (40 µm) ont été coupées sur un microtome de congélation (Leica, Bannockburn, IL), puis traitées pour l'immunohistochimie. Les immunoréactivités ΔFosB et FosB ont été détectées en utilisant deux antisérums polyclonaux de lapin différents. Un antisérum dirigé contre le C-terminal FosB qui est absent dans AFOSB (aa 317 – 334) reconnaît le FosB de longueur complète, mais pas le AFOSB (Perrotti et al., 2004). L'autre antisérum, un anticorps «pan-FosB», a été dirigé contre une région interne de FosB et reconnaît à la fois FosB et ΔFosB (sc-48; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA).

La coloration de type FosB a été révélée par l'utilisation de la méthode du complexe avidine-biotine-peroxydase. Pour cette procédure, les sections du cerveau ont d'abord été traitées avec 0.3% H2O2 pour détruire les peroxydases endogènes, puis incubées pour 1 h dans du sérum de chèvre normal 0.3% Triton X-100 et 3%, afin de minimiser l'étiquetage non spécifique. Les coupes de tissus ont ensuite été incubées pendant une nuit à la température ambiante dans 1% sérum de chèvre normal, 0.3% Triton X-100 et anticorps pan-FosB (1: 5000). Les coupes ont été lavées, placées pour 1.5 h dans 1: dilution 200 d'immunoglobuline biotinylée de chèvre antirabbit (DakoCytomation, Carpinteria, CA), lavées et placées pour 1.5 h dans 1: dilution 200 du complexe avidine-biotine du kit Elite (vecteur Laboratories, Burlingame, CA). L'activité de la peroxydase a été visualisée par réaction avec la diaminobenzidine (Vector Laboratories). Des lames codées ont été utilisées pour compter le nombre de cellules immunoréactives au FosB. Le code n'a pas été cassé jusqu'à l'analyse complète d'une expérience individuelle.

Une fois que l'immunoréactivité de type FosB a été détectée, un double marquage fluorescent avec l'anticorps spécifique de FosB (extrémité C-terminale; 1: 500) et l'anticorps pan-FosB (sc-48; 1: 200) a été utilisé pour déterminer si la protéine induite était réellement efficace. ΔFosB. Un protocole publié a été utilisé (Perrotti et al., 2005). Les protéines ont été visualisées en utilisant des anticorps secondaires marqués au fluorophore CY2 et CY3 (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). La localisation de l'expression de la protéine a été réalisée sur un microscope confocal (Axiovert 100; LSM 510 avec longueurs d'onde d'émission META de 488, 543 et 633; Zeiss, Thornwood, NY). Les images présentées ici ont été capturées sur ce système et représentent une section de 1, en µm d'épaisseur, dans un plan Z.

analyses statistiques

L'induction significative de cellules ΔFosB + a été évaluée en utilisant des tests t ou des ANOVA à un facteur suivis d'un test de Newman-Keuls comme analyse post hoc. Toutes les analyses ont été corrigées pour des comparaisons multiples. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM. La signification statistique a été définie comme P <0.05.

RÉSULTATS

Induction de ΔFosB dans le cerveau

Pour comparer directement les modèles d'induction du ΔFosB dans le cerveau en réponse à différents types de drogues, nous avons administré quatre drogues prototypes, la cocaïne, la morphine, l'éthanol et le Δ9-THC, et avons examiné l'expression de ΔFosB 18 – 24 h après la dernière exposition au médicament. . Nous avons utilisé des schémas thérapeutiques standard, qui ont été démontrés dans la littérature pour produire des séquelles comportementales et biochimiques de l'exposition chronique à un médicament (voir la section Matériels et méthodes). Les taux de ΔFosB ont été quantifiés par immunohistochimie, en mettant l’accent sur les régions du cerveau moyen et du cerveau antérieur impliquées dans le rendement du médicament et la dépendance. Cette cartographie fine de l'induction de ΔFosB a été réalisée avec un anticorps pan-FosB, qui reconnaît à la fois le ΔFosB et le FosB complet. Cependant, nous savons que toute l'immunoréactivité observée, pour chacun des médicaments, est uniquement due à ΔFosB, puisqu'un anticorps sélectif pour FosB de longueur totale (voir la section Matériels et méthodes) n'a détecté aucune cellule positive. De plus, toute l'immunoréactivité détectée par l'anticorps pan-FosB a été perdue chez les souris knock-out fosB, ce qui confirme la spécificité de cet anticorps pour les produits du gène fosB par rapport aux autres protéines de la famille Fos. Ces témoins sont représentés pour la cocaïne à la figure 1, mais ont également été observés pour toutes les autres drogues (non présentées). Ces résultats ne sont pas surprenants car, au moment 18 – 24 h utilisé dans cette étude, tout le FosB complet, induit par la dernière administration du médicament, devrait se dégrader, laissant le ΔFosB plus stable comme seul gène du fosB. le produit restant (voir Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).

Fig. 1

Immunohistochimie de fluorescence à double marquage utilisant l'anticorps anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) ou anti-FosB (C-terminus) à travers le noyau accumbens d'animaux traités avec de la cocaïne aiguë ou chronique et un rat témoin. Les colorations d'anticorps pan-FosB (plus…)

Le tableau 1 présente un résumé des résultats globaux de cette étude. Il a été établi que chacun des quatre médicaments induisait significativement le ΔFosB dans le cerveau, même si des profils d’induction partiellement distincts étaient observés pour chaque médicament.

Tableau I

Induction de ΔFosB dans le cerveau par la toxicomanie

Induction de ΔFosB dans les régions striatales

L'induction la plus dramatique de ΔFosB a été observée dans le noyau accumbens et le striatum dorsal (caudé / putamen), où les quatre médicaments ont induit la protéine (Fig. 2 – Fig. 4). Ceci est montré quantitativement sur la figure 5. Une induction de ΔFosB a été observée dans les sous-régions centrale et coquille du noyau accumbens, avec une induction légèrement plus importante dans le noyau pour la plupart des médicaments. Une forte induction de ΔFosB a également été observée dans le striatum dorsal pour la plupart des médicaments. Le Δ9-THC constituait une exception car il n’induisait pas de manière significative le ΔFosB dans la coquille du noyau accumbens ni dans le striatum dorsal malgré les fortes tendances (voir la figure 4; tableau I). Fait intéressant, l’éthanol a produit la plus grande induction de ΔFosB dans le noyau du noyau accumbens par rapport aux autres traitements.

Fig. 2

Induction de ΔFosB dans le noyau accumbens du rat chez un rat témoin (A) ou après traitement chronique à l'éthanol (B), la morphine (C) ou la cocaïne (D). Les niveaux d'immunoréactivité de type FosB ont été analysés par immunohistochimie en utilisant un anticorps pan-FosB. (plus …)

Fig. 4

Induction de ΔFosB dans le cerveau de souris après traitement chronique au Δ9-THC. Les niveaux d'immunoréactivité de type FosB ont été analysés par immunohistochimie en utilisant un anticorps pan-FosB chez des animaux témoins (A, C, E) et A9-THC (B, D, F) chroniques. Remarque (plus…)

Fig. 5

Quantification de l'induction du ΔFosB dans les régions striatales après des traitements chroniques à la morphine, au Δ9-THC, à l'éthanol et à la cocaïne. Les histogrammes montrent le nombre moyen de cellules ΔFosB + chez les animaux témoins et chez les animaux soumis à la morphine chronique, (suite…)

Induction de ΔFosB par exposition volontaire ou forcée à un médicament

Étant donné l'induction dramatique de ΔFosB dans les régions striatales, nous voulions déterminer si la capacité d'un médicament à induire la protéine dans ces régions variait en fonction de l'exposition volontaire ou forcée au médicament. Pour répondre à cette question, nous avons étudié un groupe de rats auto-administrés à la cocaïne pendant plusieurs jours 14 et comparé l'induction du ΔFosB chez ces animaux à ceux recevant une infusion de cocaïne sous joug et à ceux recevant uniquement une solution saline. Comme le montre la figure 6, la cocaïne auto-administrée a induit de manière robuste le ΔFosB dans le noyau accumbens (les sous-régions centrale et coquille) et dans le striatum dorsal, avec des degrés équivalents d'induction observés pour le médicament auto-administré par rapport au joug. Le degré d'induction de ΔFosB observé dans ces deux groupes d'animaux était supérieur à celui observé avec les injections ip de cocaïne (voir la figure 5), probablement en raison des quantités beaucoup plus importantes de cocaïne dans l'expérience d'auto-administration (doses quotidiennes: 50 mg / kg iv / 30 mg / kg ip).

Fig. 6

Quantification de l'induction ΔFosB dans les régions striatales après auto-administration chronique de cocaïne. Les histogrammes montrent le nombre moyen de cellules ΔFosB + chez les animaux témoins et chez les animaux soumis aux traitements à la cocaïne, dans le noyau et (plus…)

Induction de ΔFosB dans d'autres régions du cerveau

Au-delà du complexe striatal, l'administration chronique de drogues d'abus induit ΔFosB dans plusieurs autres zones cérébrales (voir tableau I). Il convient de souligner que les données présentées dans le tableau I sont semi-quantitatives et ne représentent pas une quantification précise de l'induction ΔFosB, telle que réalisée pour les régions striatales (Fig. 5 et Fig. 6). Néanmoins, nous sommes convaincus de l'induction de ΔFosB dans ces régions non striatales: ΔFosB est pratiquement indétectable dans ces régions dans des conditions basales, de sorte que la détection cohérente de ΔFosB après une exposition chronique au médicament est statistiquement significative (P <0.05 par χ2).

Une forte induction par tous les médicaments a été observée dans le cortex préfrontal, la morphine et l’éthanol semblant produire les effets les plus puissants dans la plupart des couches (Fig. 4 et Fig. 7). Les quatre médicaments ont également provoqué de faibles niveaux d'induction du ΔFosB dans le noyau du lit de la stria terminale (BNST), le noyau interstitiel du membre postérieur de la commissure antérieure (IPAC) et dans tout le complexe amygdalien (Fig. 8). Des effets supplémentaires, spécifiques à des médicaments particuliers, ont également été observés. La cocaïne et l'éthanol, mais pas la morphine ni le Δ9-THC, semblaient induire de faibles niveaux de ΔFosB dans le septum latéral, aucune induction n'ayant été observée dans le septum médial. Tous les médicaments induisaient ΔFosB dans l'hippocampe et, à l'exception de l'éthanol, la plus grande partie de cette induction était observée dans le gyrus denté (Tableau I et Fig. 9). Au contraire, l’éthanol induit très peu de ΔFosB dans les gyrus dentés et induit plutôt des niveaux élevés de la protéine dans les sous-champs CA3-CA1. La cocaïne, la morphine et l’éthanol, mais pas le Δ9-THC, ont provoqué de faibles niveaux d’induction du ΔFosB dans le gris périaqueducal, alors que seule la cocaïne a induit le ΔFosB dans la région temmentaire ventrale; ).

Fig. 7

Induction de ΔFosB dans le cortex préfrontal chez un rat témoin (A) ou après un traitement chronique à l'éthanol (B), à la morphine (C) ou à la cocaïne (D). Les niveaux d'immunoréactivité de type FosB ont été analysés par immunohistochimie en utilisant un anticorps pan-FosB. Étiquetage (plus…)

Fig. 8

Induction de ΔFosB dans les noyaux basaux latéraux et médians centraux de l'amygdale d'un rat témoin (A) ou chez des rats recevant des traitements chroniques à l'éthanol (B), à la morphine (C) ou à la cocaïne (D). Les niveaux d'immunoréactivité de type FosB ont été analysés par immunohistochimie (plus…)

Fig. 9

Induction de ΔFosB dans l'hippocampe d'un rat témoin (A) ou chez des rats recevant des traitements chroniques à l'éthanol (B), à la morphine (C) ou à la cocaïne (D). Les niveaux d'immunoréactivité de type FosB ont été analysés par immunohistochimie en utilisant un anticorps pan-FosB. Étiquetage (plus…)

DISCUSSION

De nombreuses études ont démontré que l'administration chronique de plusieurs types de drogues, y compris la cocaïne, l'amphétamine, la méthamphétamine, la morphine, la nicotine et la phencyclidine, induisait le facteur de transcription, ΔFosB, dans le noyau accumbens et le striatum dorsal. (Voir la section Introduction pour les références; revue dans McClung et al., 2004; Nestler et al., 2001). L'induction de ΔFosB dans les régions striatales a également été observée après la consommation chronique de récompenses naturelles, telles que le comportement au volant (Werme et al., 2002). En outre, plusieurs niveaux d'induction de ΔFosB ont été rapportés dans certaines autres régions du cerveau, notamment le cortex préfrontal, l'amygdale, le pallidum ventral, la région tegmentale ventrale et l'hippocampe (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1996; Perrotti et al., 2005), en réponse à certaines de ces drogues faisant l’abus de drogues, il n’ya cependant jamais eu de cartographie systématique de l’induction de ΔFosB dans le cerveau. En outre, malgré les recherches sur la plupart des drogues, deux des substances les plus utilisées, l’éthanol et le Δ9-THC, n’ont pas encore été examinées pour déterminer leur capacité à induire le ΔFosB. Le but de la présente étude était de réaliser une première cartographie du ΔFosB dans le cerveau en réponse à l’administration chronique de quatre drogues faisant l’objet d’abus: la cocaïne, la morphine, l’éthanol et le Δ9-THC.

Les principales conclusions de notre étude sont que l'éthanol et le Δ9-THC, comme toutes les autres drogues faisant l'objet d'abus, induisent des niveaux élevés de ΔFosB dans l'ensemble du complexe striatal. Ces résultats établissent en outre l’induction du ΔFosB dans ces régions comme une adaptation chronique courante à la quasi-totalité des drogues faisant l’abus de drogues. (McClung et al., 2004). Le schéma d’induction dans le complexe striatal était quelque peu différent pour les divers médicaments. Tous les ΔFosB induits de manière robuste dans le noyau d'accumbens, alors que tous les médicaments, à l'exception du Δ9-THC, induisent significativement le ΔFosB dans le noyau d'accumbens et le striatum dorsal, et il existe une forte tendance pour que Δ9-THC produise des effets similaires ces dernières régions. Le noyau accumbens et le noyau sont des régions importantes de récompense du cerveau, qui se sont révélées être des médiateurs essentiels des actions gratifiantes de la toxicomanie. De même, le striatum dorsal a été associé à la nature compulsive ou à la dépendance de la drogue (Vanderschuren et al., 2005). En effet, il a été démontré que l’induction de ΔFosB dans ces régions augmentait les réponses enrichissantes à la cocaïne et à la morphine, ainsi qu’aux réactions aux récompenses naturelles telles que le comportement de roue et la prise de nourriture (Colby et al., 2003; Kelz et coll., 1999; Olausson et coll., 2006; Peakman et coll., 2003; Werme et coll., 2003; Zachariou et coll., 2006). Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si l’induction de ΔFosB dans ces régions entraîne des adaptations fonctionnelles similaires de la sensibilité d’un individu aux effets bénéfiques d’autres drogues.

L'induction de ΔFosB dans les régions striatales n'est pas une fonction de l'apport volontaire du médicament. Ainsi, nous avons montré que l’auto-administration de cocaïne induisait le même degré de ΔFosB dans le noyau accumbens et le striatum dorsal que chez les animaux ayant reçu des injections équivalentes sous le joug de la drogue. Ces résultats démontrent que l'induction du ΔFosB dans le striatum représente une action pharmacologique des médicaments faisant l'objet d'abus, indépendante du contrôle exercé par l'animal sur son exposition au médicament. En contraste frappant, nous avons récemment démontré que l’auto-administration de cocaïne induisait des taux de ΔFosB plusieurs fois plus élevés dans le cortex orbitofrontal que lors de l’administration de cocaïne sous attelage (Winstanley et al., 2007). Cet effet était spécifique du cortex orbitofrontal, car des niveaux équivalents d'induction de ΔFosB ont été observés dans le cortex préfrontal dans ces deux conditions de traitement. Ainsi, bien que l’induction de ΔFosB ne soit pas liée au contrôle volontaire de la consommation de drogues dans les régions striatales, elle semble être influencée par de tels facteurs de motivation dans certains centres corticaux supérieurs.

Nous présentons également des données semi-quantitatives selon lesquelles les quatre drogues faisant l’abus induisent des ΔFosB dans plusieurs régions du cerveau en dehors du complexe striatal, bien qu’en général dans une moindre mesure. Ces autres zones du cerveau comprennent le cortex préfrontal, l'amygdale, l'IPAC, le BNST et l'hippocampe.. L’induction médicamenteuse de ΔFosB dans le cortex préfrontal et l’hippocampe peut être liée à certains effets des drogues d’abus sur les performances cognitives, bien que cela n’ait pas encore été étudié en profondeur. L'amygdale, l'IAPC et le BNST ont tous été impliqués dans la régulation des réponses d'un individu à un stimulus aversif. Cela soulève la possibilité que l’induction du ΔFosB dans ces régions après l’administration chronique d’un médicament abusif entraîne une régulation du comportement émotionnel du médicament bien au-delà de la récompense. Il sera intéressant d’examiner ces possibilités lors de futures enquêtes.

Les quatre drogues d'abus étudiées ici ont également produit des effets spécifiques à la drogue. La cocaïne a induit de manière unique le ΔFosB dans la région tegmentale ventrale, comme indiqué précédemment (Perrotti et al., 2005). De même, la cocaïne et l’éthanol ont induit de manière unique de faibles concentrations de ΔFosB dans le septum latéral. Δ9-THC était unique en ce qui concerne les effets moins dramatiques sur l'induction de ΔFosB, par rapport aux autres drogues faisant l'objet d'abus, dans la coquille du noyau accumbens et le striatum dorsal, comme mentionné précédemment. Δ9-THC était également unique en ce sens que l'exposition chronique à ce médicament, contrairement à tous les autres, n'induisait pas de faibles niveaux de ΔFosB dans le gris périaqueducal. Étant donné le rôle de l'hippocampe et du septum dans la fonction cognitive, et le rôle de ces régions, ainsi que le gris periaqueductal dans la régulation des réponses d'un animal à des situations stressantes, l'induction de ΔFosB spécifique à une région et à un médicament dans ces régions pourrait jouer un rôle important dans la régulation. action médicamenteuse sur le cerveau.

En résumé, l’induction de ΔFosB dans les régions de récompense du cerveau striatal a été largement démontrée en tant qu’adaptation chronique partagée à la toxicomanie. Nous avons étendu cette notion en montrant que deux autres drogues largement consommées, l'éthanol et le Δ9-THC, induisent également le ΔFosB dans ces régions du cerveau.. Nous identifions également plusieurs autres zones du cerveau, impliquées dans la fonction cognitive et les réponses au stress, qui montrent des degrés variables d'induction de ΔFosB en réponse à une exposition chronique à un médicament. Certaines de ces réponses, comme l'induction de ΔFosB dans les régions du striatum, sont communes à toutes les drogues d'abus étudiées ici, alors que les réponses dans d'autres régions du cerveau sont plus spécifiques à la drogue. Ces résultats orienteront désormais les recherches futures vers la caractérisation du rôle de l'induction de ΔFosB dans ces autres zones du cerveau. Ils aident également à définir l’utilité potentielle des antagonistes de ΔFosB en tant que traitement courant des syndromes de toxicomanie.

Fig. 3

Induction de ΔFosB dans le putamen caudé de rat chez un rat témoin (A) ou après un traitement chronique à l'éthanol (B), la morphine (C) ou la cocaïne (D). Les niveaux d'immunoréactivité de type FosB ont été analysés par immunohistochimie en utilisant un anticorps pan-FosB. (plus …)

Remerciements

Commanditaire de la subvention du contrat: Institut national de lutte contre l’abus des drogues.

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