Circuits divergents sous-jacents aux effets de la récompense alimentaire et de l'ingestion de la ghréline: la projection dopaminergique VTA-accumbens médie l'effet de la ghréline sur la récompense alimentaire mais pas sur l'apport alimentaire (2013)

Neuropharmacologie. 2013 Oct; 73: 274-83. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 Juin 14.

Skibicka KP1, Shirazi RH, Rabasa-Papio C, Alvarez-Crespo M, Neuber C, Vogel H, Dickson SL.

Abstract

L'obésité a atteint les proportions d'une épidémie mondiale et crée un besoin urgent de comprendre les mécanismes sous-jacents à une consommation alimentaire excessive et incontrôlée. La ghréline, la seule hormone orexigénique en circulation connue, accroît puissamment le comportement de récompense alimentaire. Les circuits neurochimiques qui relient la ghréline au système de récompense mésolimbique et au comportement accru de récompense alimentaire restent flous. Ici, nous examinons si la signalisation dopaminergique VTA-NAc est nécessaire pour les effets de la ghréline sur la récompense alimentaire et la consommation. De plus, nous examinons la possibilité que la ghréline endogène agisse sur les neurones dopaminergiques VTA-NAc. Un antagoniste des récepteurs de type D1 ou D2 a été injecté dans le NAc en combinaison avec une micro-injection de ghréline dans le VTA afin de déterminer si ce blocage atténue le comportement de récompense alimentaire induit par la ghréline. Les injections d'ATV de ghréline ont entraîné une augmentation significative du comportement motivation / récompense alimentaire, mesurée par le conditionnement progressif induit par le saccharose et par la consommation de nourriture. Un prétraitement avec un antagoniste du récepteur D1 ou analogue au récepteur D2 dans le NAc a complètement bloqué l'effet de récompense de la ghréline, laissant intacte la consommation de nourriture. Nous avons également constaté que ce circuit était potentiellement pertinent pour les effets de la ghréline libérée de manière endogène, car les deux antagonistes réduisaient le jeûne (état de taux élevés de ghréline en circulation), un comportement élevé motivé par le saccharose, mais non une hyperphagie de Chow. Ensemble, nos données identifient les projections dopaminergiques de VTA à NAc, ainsi que les récepteurs de type D1 et D2 dans le NAc, en tant qu’éléments essentiels des circuits sensibles à la ghréline contrôlant le comportement de récompense alimentaire. Des résultats intéressants suggèrent également que le comportement de récompense alimentaire et la simple consommation de nourriture sont contrôlés par des circuits divergents, dans lesquels la dopamine NAc joue un rôle important dans la récompense alimentaire, mais pas dans la consommation alimentaire.

Avantages

  • •

  • La ghréline intra-VTA engage les récepteurs accumbal D1 et D2.

  • •

  • La privation de nourriture élève le comportement de récompense alimentaire via les récepteurs accumbal D1 et D2.

  • •

  • La prise de nourriture n’est pas affectée par les manipulations accumbal D1 et D2.

  • •

  • Le comportement de récompense alimentaire et la consommation de nourriture simple sont contrôlés par des circuits divergents.

  • •

  • La dopamine NAc joue un rôle important dans la récompense alimentaire, mais pas dans la prise alimentaire.

Abstract

L'obésité a atteint les proportions d'une épidémie mondiale et crée un besoin urgent de comprendre les mécanismes sous-jacents à une consommation alimentaire excessive et incontrôlée. La ghréline, la seule hormone orexigénique en circulation connue, accroît puissamment le comportement de récompense alimentaire. Les circuits neurochimiques qui relient la ghréline au système de récompense mésolimbique et au comportement accru de récompense alimentaire restent flous.

Ici, nous examinons si la signalisation dopaminergique VTA-NAc est nécessaire pour les effets de la ghréline sur la récompense alimentaire et la consommation. De plus, nous examinons la possibilité que la ghréline endogène agisse sur les neurones dopaminergiques VTA-NAc. Un antagoniste des récepteurs de type D1 ou D2 a été injecté dans le NAc en combinaison avec une micro-injection de ghréline dans le VTA afin de déterminer si ce blocage atténue le comportement de récompense alimentaire induit par la ghréline. Les injections d'ATV de ghréline ont entraîné une augmentation significative du comportement motivation / récompense alimentaire, mesurée par le conditionnement progressif induit par le saccharose et par la consommation de nourriture. Un prétraitement avec un antagoniste du récepteur D1 ou analogue au récepteur D2 dans le NAc a complètement bloqué l'effet de récompense de la ghréline, laissant intacte la consommation de nourriture. Nous avons également constaté que ce circuit était potentiellement pertinent pour les effets de la ghréline libérée de manière endogène, car les deux antagonistes réduisaient le jeûne (état de taux élevés de ghréline en circulation), un comportement élevé motivé par le saccharose, mais non une hyperphagie de Chow.

Ensemble, nos données identifient les projections dopaminergiques de VTA à NAc, ainsi que les récepteurs de type D1 et D2 dans le NAc, en tant qu’éléments essentiels des circuits sensibles à la ghréline contrôlant le comportement de récompense alimentaire. Des résultats intéressants suggèrent également que le comportement de récompense alimentaire et la simple consommation de nourriture sont contrôlés par des circuits divergents, dans lesquels la dopamine NAc joue un rôle important dans la récompense alimentaire, mais pas dans la consommation alimentaire.

Mots clés

  • ghréline;
  • Motivation alimentaire;
  • La prise de nourriture;
  • Excès de table;
  • Conditionnement opérant;
  • Dopamine;
  • D1;
  • D2

1. Introduction

L'hormone circulante ghréline et les circuits neuronaux à travers lesquels elle opère font l'objet de nombreuses recherches dans le contexte de l'obésité et du contrôle de l'appétit (Skibicka et Dickson, 2011), également motivés par les possibilités thérapeutiques dans ce domaine de la maladie (Cardona Cano et coll., 2012). La ghréline est unique parmi les peptides intestinaux circulants en ce qu’elle augmente la consommation de nourriture (Wren et coll., 2000, Inui, 2001, Shintani et coll., 2001 et Kojima et Kangawa, 2002) un effet sur le SNC médié par des récepteurs dédiés, GHS-R1A (Salome et coll., 2009 et Skibicka et al., 2011) notamment ceux situés dans les zones cérébrales impliquées dans «l'alimentation homéostatique» (alimentation liée au déficit énergétique), l'hypothalamus et le tronc cérébral (Melis et coll., 2002, Faulconbridge et coll., 2003 et Olszewski et al., 2003) Récemment, toutefois, la ghréline a joué un rôle en dehors de ces régions homéostatiques. GHS-R1A est également présent dans les nœuds clés du système de récompense mésolimbique, dans des zones telles que la région tegmentale ventrale (VTA) et le noyau accumbens (NAc) (Zigman et coll., 2006 et Skibicka et al., 2011), zones impliquées dans des comportements motivés par des motivations qui ont également été liées à «l'alimentation hédonique» (c.-à-d. la prise alimentaire associée à ses propriétés enrichissantes). La ghréline est en mesure de conduire les apports alimentaires de ces deux sites et cet effet est probablement lié à son action visant à augmenter la valeur de motivation et de récompense des aliments (Naleid et coll., 2005, Abizaid et al., 2006 et Skibicka et al., 2011) Ainsi, chez des rats ou des souris pleinement rassasiés, la ghréline appliquée de manière périphérique ou centrale (y compris directement dans la VTA) entraîne une augmentation de la consommation de nourriture ainsi qu'un comportement récompense alimentaire (Naleid et coll., 2005, Perello et al., 2010, Skibicka et al., 2011 et Skibicka et al., 2012b) se traduit, par exemple, par une pression accrue sur le levier pour obtenir une récompense en sucre dans un programme à rapport progressif. Cette action reflète le rôle émergent de la ghréline dans le système de récompense mésolimbique pour améliorer le comportement de récompense, non seulement pour la nourriture, mais également pour l’alcool et la toxicomanie (Dickson et coll., 2011) Il est important de noter que cet effet de la ghréline sur la motivation alimentaire l'emporte sur les signaux de satiété, car la ghréline induit un comportement de récompense alimentaire chez des animaux rassasiés à un niveau comparable à celui détecté chez des rats privés de nourriture. En outre, le blocage du signal de la ghréline, non seulement de manière systémique, mais également de manière sélective au sein de la VTA (Skibicka et al., 2011), entraîne une suppression puissante du comportement de récompense alimentaire souligne l'importance et la nécessité du signal de ghréline dans la récompense alimentaire.

L’action de la ghréline au niveau de la VTA est suffisante pour induire une alimentation et un comportement motivé, effets qui semblent nécessiter une signalisation via GHS-R1A (Abizaid et al., 2006 et Skibicka et al., 2011). Étonnamment, le circuit en aval des actions de promotion de la récompense de la ghréline dans la VTA reste en grande partie non résolu. Au sein de la VTA, la ghréline engage la signalisation opioïde, NPY et GABAergique (Abizaid et al., 2006 et Skibicka et al., 2012a) Néanmoins, les neurones VTA dopamine, précédemment montrés comme exprimant les récepteurs de la ghréline (Abizaid et al., 2006), peut être la cible VTA finale pour les effets de la ghréline sur la récompense alimentaire. Les aliments appétissants / gratifiants engagent les neurones dopaminergiques VTA et le signal dopaminergique dans certaines zones du SNC telles que le NAc, stimulant ainsi le comportement de récompense alimentaire (Hernandez et Hoebel, 1988 et Joseph et Hodges, 1990) Il convient toutefois de noter que, bien que la libération de dopamine ait été fortement liée à un comportement motivé pour l’alimentation, elle est également nécessaire pour l’alimentation de base, car les souris incapables de synthétiser la dopamine meurent de famine (Cannon et al., 2004). Un lien fonctionnel entre la ghréline et la dopamine est suggéré par les effets de la ghréline sur l'activité des neurones dopaminergiques VTA et également par le fait que des neurones dopaminergiques VTA intacts sont nécessaires pour les effets de la ghréline sur la récompense alimentaire (Abizaid et al., 2006 et Weinberg et al., 2011) Cependant, les neurones de la dopamine de la VTA se projettent sur un certain nombre de sites et il n’a pas encore été déterminé si la signalisation de la dopamine dans le NAc est nécessaire pour les effets de la ghréline sur la VTA sur le comportement à des fins alimentaires. De plus, la ghréline participe au contrôle de comportements autres que la consommation de nourriture ou la motivation, à savoir la recherche de nouveauté, qui ont également été liés à la libération de dopamine dans le NAc (Bardo et coll., 1996 et Hansson et coll., 2012).

Dans la présente étude, nous avons testé l’hypothèse voulant que les effets de la ghréline sur le comportement et / ou la consommation de nourriture motivés par la nourriture exercés au niveau de la VTA nécessitent la signalisation du récepteur de la dopamine dans le NAc. À cette fin, la consommation de nourriture et le comportement motivé par la nourriture induit par la VTA ghréline ont été évalués dans le rapport de compression progressive du paradigme du saccharose, parallèlement au blocage simultané de la signalisation dopaminergique NAc. Dans des études distinctes, nous avons testé la contribution individuelle de récepteurs de type dopamine 1 (D1) et de récepteurs de dopamine 2 (D2). En outre, afin d’explorer la contribution de la ghréline endogène au signal dopaminergique NAc, nous avons déterminé si ces récepteurs dopaminergiques jouent un rôle dans l’amélioration du comportement de récompense alimentaire par la faim. Enfin, afin d’évaluer les conséquences moléculaires d’une ghréline élevée de manière endogène dans la signalisation de la dopamine à NAc, nous avons déterminé l’effet de la privation de nourriture et de faim sur l’expression de l’ARNm des récepteurs et des enzymes de la dopamine à NAc.

2. matériaux et méthodes

Animaux: Des rats Sprague-Dawley mâles adultes (200-250 g, Charles River, Allemagne) ont été logés dans un cycle lumière / obscurité de 12 h (lumières allumées à 6 heures du matin) avec nourriture régulière et eau disponible ad libitum dans leurs cages à la maison. Toutes les procédures animales ont été effectuées avec une autorisation déontologique et conformément aux directives du comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux de l'université de Göteborg.

#: Tous les rats des études comportementales ont été implantés avec une canule de guidage (calibre 26; Plastics One, Roanoke, VA), ciblant le VTA et la coquille NAc pour des injections unilatérales et ipsilatérales ultérieures. Une anesthésie à la kétamine a été utilisée. Des canules ont été placées à 1.5 mm au-dessus du site cible, et un injecteur s'étendant à 1.5 mm des canules de guidage a été utilisé pour les micro-injections. Pour cibler le VTA, les coordonnées suivantes ont été choisies parmi Skibicka et coll. (2011): ± 0.75 à partir de la ligne médiane, 5.7 mm en arrière du bregma et 6.5 mm en ventrale de la surface du crâne, avec l'injecteur orienté à 8.0 mm ventral au crâne. Pour le shell NAc, les coordonnées suivantes ont été utilisées (modifiées de Quarta et coll. (2009): ± 0.75 à partir de la ligne médiane, 1.7 mm en avant du bregma et 6.0 mm en ventrale au crâne, avec l'injecteur dirigé de 7.5 mm en ventral). Les canules ont été fixées au crâne avec du ciment acrylique dentaire et des vis de bijoutier et fermées avec un obturateur, comme décrit précédemment (Skibicka et al., 2009). Chez tous les rats, le site de micro-injection pour le VTA et le NAc a été vérifié post mortem, par micro-injection d'encre indienne au même volume de microinjection (0.5 μl) utilisé tout au long de l'étude. Seuls les sujets avec le bon placement (Fig. 2) ont été inclus dans l'analyse des données.

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  • Fig. 1.  

    Diagrammes représentant les différents modèles expérimentaux utilisés. L’annexe 1 a été utilisée pour obtenir les données présentées dans Figues. 3 et 4. L’annexe 2 a été utilisée pour obtenir les données présentées dans Fig. 5 et planifier 3 pour les données affichées dans Figues. 6 et 7. Les cases grises représentent les périodes où les mesures ont été collectées.

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  • Fig. 2.  

    Site d'injection représentatif de NAc (A) et VTA (B) (indiqué par le cercle). Le panneau de droite représente la coupe coronale de cerveau de rat avec de l'encre de Chine microinjectée dans la coquille VTA ou NAc (NAcS) au volume de 0.5 pi utilisé dans l'étude. Le panneau de gauche montre une section correspondante de l'atlas du cerveau de rat, 2.16 mm antérieur au bregma pour le NAc et 5.64 postérieur au bregma pour le VTA; Aq, aqueduc; cc, corpus collosum; CPu, caudé et putamen; LV, ventricule latéral; NAcC, noyau NAc; SN, substantia nigra.

2.1. Procédure de conditionnement opérant

Des expériences de conditionnement opérant ont eu lieu dans des chambres de conditionnement opérant de rat (30.5 x 24.1 x 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, USA). La procédure de formation utilisée pour le conditionnement opérant a été adaptée des études précédentes (la Fleur et al., 2007 et Hansson et coll., 2012). Pour faciliter la formation opérant pour le saccharose, tous les rats ont été soumis à une légère restriction alimentaire au cours de laquelle leur poids corporel initial a été progressivement réduit à 90% sur une période d'une semaine. Avant d'être placés dans les boîtes opérant, les rats ont été exposés aux granulés de saccharose (45 mg de pastilles de saccharose; test Diet, Richmond, IN, USA) dans l'environnement de la cage domestique à au moins deux occasions. Ensuite, les rats ont appris à faire pression sur le levier pour obtenir des pastilles de saccharose selon un calendrier de FR1 à rapport fixe, avec 2 sessions / jour. Dans FR1, une simple pression sur le levier actif a abouti à la délivrance d'un culot de saccharose. Toutes les séances de FR duraient 30 minutes ou jusqu'à ce que les rats gagnent 50 granules, selon la première éventualité. La plupart des rats ont atteint le critère de 50 granules par session après 5 à 7 jours. Des pressions sur le levier inactif ont été enregistrées, mais n'ont eu aucune conséquence programmée. Les séances du programme FR1 ont été suivies par FR3 et FR5 (soit 3 et 5 presses par pastille respectivement). Le programme FR5 a été suivi par le programme à ratio progressif (PR) pendant lequel le coût d'une récompense a été progressivement augmenté pour chaque récompense suivante, afin de déterminer la quantité de travail que le rat est prêt à consacrer à l'obtention de la récompense. Le besoin de réponse a augmenté selon l'équation suivante: rapport de réponse = (5e (0.2 × nombre de perfusion)) - 5 à travers les séries suivantes: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. La session de relations publiques s'est terminée lorsque le rat n'avait pas réussi à gagner une récompense dans les 60 minutes. La réponse était considérée comme stable lorsque le nombre de granulés alimentaires gagnés par session ne différait pas de plus de 15% pendant trois sessions consécutives. Dans la plupart des cas, la réponse s'est stabilisée en 5 séances. Les rats qui n'atteignaient pas les critères requis dans ce laps de temps ont été entraînés lors de sessions supplémentaires. Le test PR a été réalisé sur 1 séance / jour. Les rats ont ensuite été transférés dans leurs cages domestiques pour une mesure de 1 h de consommation de nourriture. À la fin de la formation et avant la chirurgie et les tests, les rats avaient ad libitum accès à la nourriture normale.

2.2. Drogues

De la ghréline de rat acylée (Tocris, Bristol, Royaume-Uni) a été administrée au VTA à une dose de 1.0 μg avec du liquide céphalo-rachidien artificiel (aCSF) comme véhicule (et témoin). Il a déjà été démontré que la dose de 1.0 μg de ghréline augmentait la réponse opérante au sucre et induisait une réponse orexigénique lorsqu'elle était administrée au VTANaleid et coll., 2005 et Skibicka et al., 2011). L'antagoniste du récepteur de type D1, SCH-23390, a été administré au NAc à une dose de 0.3 μg (Tocris), avec l'aCSF comme véhicule (témoin). Pour l'étude sur la privation de nourriture, la dose a été augmentée à 0.5 μg en raison du manque d'effet de la dose initiale de 0.3 μg. SCH-23390 est un antagoniste puissant et sélectif des récepteurs de la dopamine de type D1 avec une affinité> 1000 fois pour les récepteurs de dopamine de type D1 par rapport à D2 (Barnett et coll., 1986). Il a une affinité similaire pour les récepteurs D1 et D5 (Barnett et coll., 1992) par conséquent, tout au long de l'étude, nous ferons référence à sa capacité à bloquer les récepteurs de type D1, un terme englobant à la fois les récepteurs D1 et D5. La dose initiale de 0.3 μg de SCH-23390 a été choisie en fonction de (Grimm et coll., 2011). Cette dose injectée dans la coquille de NAc s'est avérée efficace pour réduire la pression du levier pour un signal précédemment couplé à la délivrance d'une solution de saccharose sans affecter les performances au niveau du levier inactif. L'antagoniste du récepteur de la dopamine D2, le chlorhydrate d'éticlopride (Tocris), a été administré au NAc avec l'aCSF comme véhicule (témoin). La dose initiale d'éticlopride choisie (1.0 μg) était basée sur (Laviolette et al., 2008) mais a été augmentée à 1.5 μg dans l'étude sur la privation de nourriture. Tous les médicaments ont été administrés dans un volume de 0.5 pi d'aCSF.

2.3. Conception expérimentale

Tous les rats ont reçu des injections dirigées NAc et VTA au début du cycle de lumière, avec la deuxième injection à 10 minutes avant le début du test opérant. Toutes les conditions ont été séparées par un minimum de 48 h et exécutées de manière contrebalancée, de sorte que chaque rat a reçu les quatre conditions: premier véhicule ou antagoniste du récepteur de la dopamine au NAc et ensuite, 10 min plus tard, véhicule ou ghréline au VTA. Pour chaque rat, la VTA et la NAc ipsilatérales ont été ciblées. Les détails de chaque expérience sont également illustrés dans Fig. 1.

2.3.1. Effet du blocage des récepteurs de type D1 sur la récompense alimentaire induite par la ghréline et la consommation de nourriture

Les réponses ont été examinées après la VTA et l’ANc ciblées (n = 12–14) administration de médicament après quatre conditions, comme suit: 1) condition témoin (solutions de véhicule pour le NAc et le VTA), 2) véhicule NAc + VTA 1.0 μg ghréline, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + véhicule VTA, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg de ghréline. Les tests ont été effectués à l'état rassasié (après la période de cycle d'obscurité de l'alimentation). Les jours expérimentaux, les rats ont été renvoyés dans leurs cages d'origine après 120 min de test opérant et la consommation d'aliments a été mesurée pendant 1 h dans l'environnement de la cage domestique (comme dans le programme 1, Fig. 1). Ce point correspond à la troisième heure après l'injection de VTA ghrelin, au cours de laquelle une réponse orexigénique devrait se poursuivre, sur la base d'études antérieures explorant l'évolution temporelle de l'action de la ghréline, administrée par voie centrale ou périphérique ( Wren et coll., 2000 et Faulconbridge et coll., 2003) et nos précédentes études utilisant un dispositif expérimental similaire.

2.3.2. Effet du blocage des récepteurs D2 sur la récompense alimentaire induite par la ghréline et la consommation de nourriture

Les réponses ont été examinées après la VTA et l’ANc ciblées (n = 7) administration du médicament dans quatre conditions comme suit: 1) condition témoin (solutions de véhicule pour le NAc et le VTA), 2) véhicule NAc + VTA 1.0 μg ghréline, 3) NAc 1 μg chlorhydrate d'éticlopride + véhicule VTA, 4) NAc 1 μg de chlorhydrate d'éticlopride + VTA 1.0 μg de ghréline. Les tests ont été effectués à l'état rassasié (après la période de cycle d'obscurité de l'alimentation). Les rats ont été ramenés dans leurs cages d'origine après 120 minutes de test opérant et la consommation d'aliments a été mesurée pendant 1 h dans l'environnement de la cage domestique (comme dans l'annexe 1, Fig. 1) car l'effet orexigénique médié par la ghréline est toujours présent après un placement retardé de boulettes de nourriture (après 2 h).

2.3.3. Effets du blocage (séparé ou combiné) des récepteurs D1-like et D2 sur la consommation de chow induite par la ghréline

Afin de confirmer que les résultats obtenus sur la consommation de nourriture dans les expériences précédentes n'ont pas été confondus par l'exposition préalable au saccharose dans le paradigme opérant ou le retard de 2 h, dans une étude distincte, nous avons exploré les effets de l'administration de NAc du deux antagonistes des récepteurs de la dopamine seuls ou en association lors d'une prise alimentaire de 2 et 3 h induite par la ghréline VTA chez le rat rassasié (n = 10–11; comme dans l'annexe 2, Fig. 1). Dans ce cas, les rats n'ont pas été exposés au paradigme de conditionnement opérant avant la mesure de la nourriture. Ainsi, l'apport alimentaire a été mesuré après l'administration ciblée de médicaments VTA et NAc après quatre conditions comme suit: 1) condition témoin (solutions de véhicule pour le NAc et le VTA), 2) véhicule NAc + VTA 1.0 μg de ghréline, 3) antagoniste du récepteur de la dopamine NAc + Véhicule VTA, 4) Antagoniste des récepteurs dopaminergiques NAc + VTA 1.0 μg de ghréline. Nous avons d'abord exploré les deux antagonistes des récepteurs de la dopamine séparément de telle sorte que, dans les conditions 3 et 4, un groupe de rats a reçu 0.3 μg de SCH-23390 et l'autre groupe a reçu 1 μg de chlorhydrate d'éticlopride. Après récupération pendant 3 jours, environ la moitié des rats de chaque groupe ont été retestés, cette fois avec une combinaison des deux antagonistes dans les conditions 3 et 4. Dans chacune de ces 3 expériences, un plan contrebalancé a été utilisé entre les traitements, comme auparavant (tous les rats ont reçu toutes les conditions dans chaque expérience pour une comparaison d'effet intra-sujet). La position des canules a été vérifiée post-mortem comme précédemment. Les données présentées n'incluent que les rats dont le placement de l'injection est confirmé pour atteindre la VTA et la NAc.

2.3.4. Effet du blocage des récepteurs D1-like et D2 sur la récompense alimentaire et la consommation de nourriture induites par la privation de nourriture

Les antagonistes du récepteur de la dopamine ont été testés dans différentes expériences 2. Dans la première expérience, les réponses ont été examinées après ciblage de NAc (n = 20) administration du véhicule ou de l'antagoniste du récepteur de type D1 (0.5 μg de SCH-23390). Les tests ont été effectués à jeun (après que la nourriture a été restreinte pendant la durée de la période du cycle d'obscurité). Dans la deuxième expérience, les réponses ont été examinées après NAc ciblén = 7) administration d'un véhicule ou de 1.5 μg de chlorhydrate d'éticlopride NAc. Les tests ont été effectués à jeun (après que la nourriture a été restreinte pendant la durée de la période du cycle d'obscurité; comme illustré dans l'annexe 3, Fig. 1).

2.3.5. Changements induits par la privation de nourriture dans l'expression des gènes liés à la dopamine dans NAc

Des changements liés à la privation alimentaire dans l'expression des gènes de gènes clés sélectionnés liés à la dopamine [récepteurs D1A, D2, D3, D5, DXNUMX, catéchol-O-méthyltransférase (COMT) et monoamine oxydase A (MAO)] ont été mesurés dans la NAC.

2.3.6. Isolement de l'ARN et expression de l'ARNm

Les cerveaux ont été rapidement prélevés et le NAc a été disséqué en utilisant une matrice cérébrale, congelé dans de l'azote liquide et stocké à -80 ° C pour une détermination ultérieure de l'expression de l'ARNm. Des échantillons de cerveau individuels ont été homogénéisés dans Qiazol (Qiagen, Hilden, Allemagne) en utilisant un Tissue Lyser (Qiagen). L'ARN total a été extrait en utilisant RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) avec un traitement DNAse supplémentaire (Qiagen). La qualité et la quantité d'ARN ont été évaluées par des mesures spectrophotométriques (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, USA). Pour la synthèse d'ADNc, le kit iScript cDNA Synthesis (BioRad) a été utilisé. RT PCR en temps réel a été réalisée à l'aide de TaqMan® ensembles de sondes et d'amorces pour les gènes cibles choisis dans un catalogue en ligne (Applied Biosystems). Les valeurs d'expression génique ont été calculées sur la base de Ct méthode ( Livak et Schmittgen, 2001), où le ad libitum groupe nourri a été désigné le calibrateur. La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) a été utilisée comme gène de référence.

2.3.7. analyses statistiques

Tous les paramètres comportementaux ont été analysés par analyse de variance à mesures répétées (ANOVA) suivie par post hoc Test Tukey HSD le cas échéant ou de l'étudiant t test où seulement deux conditions ont été comparées. Toutes les analyses statistiques ont été effectuées à l'aide du logiciel GraphPad. Les différences ont été jugées significatives à p <0.05.

3. Résultats

3.1. Effet du blocage des récepteurs de type D1 (NAc) sur la récompense alimentaire induite par la ghréline VTA

Afin de déterminer si une activité au niveau des récepteurs de type D1 est nécessaire pour augmenter le comportement de récompense alimentaire induit par la ghréline VTA, l'impact du prétraitement avec un antagoniste de type D1 (SCH-23390) sur l'opérant gant induit par la ghréline répondant au saccharose a été testé. Un test Tukey post-hoc après une ANOVA à un facteur (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 pour les récompenses, le levier actif et le chow respectivement) a révélé un effet significatif de la ghréline pour augmenter le nombre de récompenses gagnées (p <0.0005; Fig. 3A), le nombre de pressions de levier actives (p <0.05; Fig. 3B) et la consommation de nourriture (p <0.05; Fig. 3C) Le prétraitement SCH-23390 a clairement bloqué les paramètres associés au comportement de récompense, à savoir les récompenses obtenues et les presses à levier actives ( Fig. 3UN B). L'activité au levier inactif était mineure et ne différait pas significativement d'un groupe de traitement à l'autre ( Fig. 3B) en suggérant que le traitement ne produit pas de changements d'activité non spécifiques non ciblés. L’hyperphagie de Chow observée après la micro-injection de ghréline dans la VTA n’a pas été modifiée par le prétraitement SCH-23390 ( Fig. 3C). Ces données démontrent que la dopamine et les récepteurs de type D1 dans la coquille NAc sont en aval de la ghréline et sont nécessaires pour que la ghréline administrée par VTA exerce ses effets sur le comportement de récompense alimentaire. Cependant, ils ne sont pas essentiels à la capacité de la ghréline à augmenter la consommation de nourriture. Le traitement NAc avec SCH-23390 n'a eu aucun effet per se soit opérant répondant pour la nourriture ou la consommation de nourriture ( Fig. 3).

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  • Fig. 3.  

    Les effets du blocage du récepteur intra-NAc shell D1 sur le comportement de récompense alimentaire induit par la ghréline intra-VTA et sur l'hyperphagie alimentaire. Le prétraitement avec l'antagoniste du récepteur de type D1, SCH-23390, a complètement bloqué l'augmentation induite par la ghréline des récompenses de saccharose gagnées (A) et du nombre de pressions sur le levier actives (barres noires) alors que l'activité au niveau du levier inactif (barres grises) était non affecté par aucun des traitements (B). L'hyperphagie intra-VTA de la ghréline n'a pas été atténuée par le blocage sélectif de la coquille NAc des récepteurs D1 (C). Les valeurs sont affichées comme des moyennes + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Effet du blocage de D2 (NAc) sur la récompense alimentaire et la consommation de nourriture induite par la ghréline

Pour déterminer si l'activité au niveau des D2 est nécessaire à l'expression de l'élévation du comportement récompense alimentaire induite par la ghréline VTA, l'impact du prétraitement avec un antagoniste sélectif du D2 (chlorhydrate d'éticlopride) sur l'augmentation du comportement opérante du saccharose induite par la ghréline a été testé. L’ANOVA à une voie a mis en évidence un effet significatif du traitement médicamenteux (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 pour les récompenses, le levier actif et le chow respectivement). Un test Tukey post hoc a indiqué une augmentation significative des récompenses gagnées (p <0.01; Fig. 4A) et les presses à levier actives (p <0.01; Fig. 4B) après le traitement à la ghréline qui ont été bloqués par un prétraitement à l’éticlopride. L'activité au levier inactif était mineure et ne différait pas significativement d'un groupe de traitement à l'autre ( Fig. 4B) Contrairement aux données de réponse opérante, le prétraitement à l’éticlopride n’a pas modifié l’augmentation de la consommation de chow induite par la ghréline (p <0.05; Fig. 4C). Dans cette étude combinée, l'interaction a été confirmée par une ANOVA bidirectionnelle entre le prétraitement × la ghréline dans les récompenses gagnées: F(1,24) = 4.8, p <0.05; pressions de levier actives: F(1,24) = 4.7, p <0.05 mais pas de nourriture. Ainsi, les récepteurs D2 peuvent être utilisés par la ghréline pour induire des changements dans les comportements liés à la récompense, mais pas la consommation de nourriture.

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  • Fig. 4.  

    Les effets du blocage du récepteur intra-NAc shell D2 sur le comportement de récompense alimentaire induite par la ghréline intra-VTA et sur l'hyperphagie alimentaire. Le prétraitement avec l'antagoniste du récepteur D2, le chlorhydrate d'éticlopride (ETC), a aboli l'augmentation induite par la ghréline des récompenses en saccharose gagnées (A) et du nombre de pressions à levier actives (barres noires) alors que l'activité au niveau du levier inactif (barres grises) n'était pas affecté par l'un des traitements (B). En revanche, l'hyperphagie intra-VTA de la ghréline n'a pas été atténuée par le blocage sélectif de la coquille NAc des récepteurs D2 (C). Les valeurs sont affichées comme des moyennes + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Effet du blocage du récepteur (NAc) de type D1 et / ou D2 sur la prise de Chow induite par la géline

Pour chercher à valider davantage le manque d'effet des deux antagonistes de la dopamine sur l'alimentation des aliments, nous avons répété l'étude, cette fois chez des rats jamais exposés au paradigme du conditionnement opérant. Cette étude de validation a été étendue pour inclure un troisième test dans lequel nous avons exploré les effets de la co-administration des antagonistes des récepteurs de type D1 et D2 au NAc sur l'apport alimentaire lié à la ghréline VTA. La prise de nourriture a été significativement augmentée par la ghréline VTA 2 h après l'injection (ANOVA à un facteur: F(3,30) = 6.4, p <0.005 et F(3,27) = 9.0, p <0.0005 pour l'étude des récepteurs D1 et D2 respectivement) et ceci n'a pas été affecté par le prétraitement avec le D1-like ( Fig. 5A) ou l'antagoniste du récepteur D2 ( Fig. 5B). Dans le test final, explorant l'effet combiné des deux antagonistes des récepteurs de la dopamine, nous n'avons pas pu détecter un effet significatif de la ghréline VTA avant 3 h, ce qui reflète peut-être l'impact de la triple injection parenchymateuse nécessaire dans cette étude. Une ANOVA a indiqué un effet significatif du traitement (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). La prise de nourriture après l'administration de la ghréline VTA a atteint un niveau significatif au point temporel de 3 h, mais cela n'a pas encore été supprimé par la co-application des antagonistes des récepteurs de la dopamine à la NAc ( Fig. 5C) Notez que l'application combinée des deux antagonistes des récepteurs de la dopamine à l'ANc n'a eu aucun effet. per se sur la consommation de nourriture.

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  • Fig. 5.  

    Les effets du blocage des récepteurs dopaminergiques intra-NAc shell sur l'hyperphagie de nourriture induite par la ghréline intra-VTA chez le rat sans aucune formation opératoire préalable ni exposition au saccharose. L'hyperphagie induite par la ghréline VTA mesurée 2 h après l'injection n'a pas été supprimée par un prétraitement NAc avec (A) un antagoniste du récepteur de type D1, SCH-23390 (SCH) ou (B) un antagoniste du récepteur D2, le chlorhydrate d'éticlopride ( ETC). Dans (C), l'hyperphagie de chow induite par la ghréline mesurée au point temporel de 3 h n'a pas été supprimée par l'administration concomitante de NAc des deux antagonistes. Les valeurs sont affichées comme des moyens + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Effet du blocage des récepteurs D1-like et D2 sur la récompense alimentaire et la consommation de nourriture induites par la privation de nourriture

La privation de nourriture augmente à la fois la réponse opérante et la prise de nourriture d'une heure; les rats ont appuyé presque deux fois plus sur le levier actif lorsqu'ils avaient faim et trois à six fois plus de nourriture au point de mesure d'une heure (comparez l'état du véhicule en Figues. 3 et 4). Le blocus des récepteurs de type D1 dans la coquille de Nac a considérablement réduit l’élévation du comportement des récompenses alimentaires induite par la privation de nourriture lorsque évaluée comme une réduction des récompenses alimentaires gagnées (p <0.01; Fig. 6A) et une réduction des presses à levier actives (p <0.01; Fig. 6B) Ce traitement n'a eu aucun effet significatif sur la consommation de nourriture induite par la privation de nourriture ( Fig. 6C) L’injection d’un antagoniste de D2 dans la coquille de Nac a considérablement réduit l’élévation du comportement des récompenses alimentaires induite par la privation de nourriture, lorsque cela a été évalué comme une réduction des récompenses alimentaires gagnées (p <0.01; Fig. 7UNE). Même si tous les rats ont réduit leur pression sur le levier actif après le blocus de D2 dans le NAc, l’effet a entraîné une tendance (p = 0.08; Fig. 7B) probablement en raison de la forte variabilité de la ligne de base dans la pression du levier (erreur standard = 86 pour le véhicule et 41 pour les conditions médicamenteuses, plage de pression active du levier sur le véhicule de 57 à 707 pressions). Le retrait du rat ayant le plus répondu de l'ensemble de données entraîne p = 0.001. Notamment, le rat enlevé a montré 707 pressions sur le véhicule et seulement 303 sur le médicament, étayant ainsi également la conclusion globale. Aucun des antagonistes des récepteurs de la dopamine n'a modifié le levier en appuyant sur le levier inactif. La consommation de nourriture n'a pas été modifiée par le blocus D2 dans la NAc ( Fig. 7C).

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  • Fig. 6.  

    Les effets du blocage du récepteur intra-NAc shell D1 sur l'élévation induite par la privation de nourriture dans le comportement de récompense alimentaire et l'hyperphagie de nourriture. Le prétraitement avec l'antagoniste du récepteur D1, SCH-23390, a atténué l'augmentation induite par la privation de nourriture des récompenses de saccharose gagnées (A) et du nombre de pressions à levier actives alors que l'activité au niveau du levier inactif n'était affectée par aucun des traitements (B) . L'hyperphagie de Chow n'a pas été atténuée par le blocage sélectif de la coquille NAc des récepteurs D1 (C). Les valeurs sont affichées comme des moyens + SE. n = 20. **p <0.01.

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  • Fig. 7.  

    Les effets du blocage du récepteur intra-NAc shell D2 sur l'élévation induite par la privation de nourriture dans le comportement de récompense alimentaire et l'hyperphagie de nourriture. Le prétraitement avec l'antagoniste du récepteur D2, le chlorhydrate d'éticlopride (ETC), a réduit l'augmentation induite par la privation de nourriture des récompenses en saccharose gagnées (A) et avait tendance à atténuer le nombre de pressions actives sur le levier (B). L'activité au niveau du levier inactif n'a été affectée par aucun des traitements (B). L'hyperphagie de Chow n'a pas été atténuée par le blocage sélectif de la coquille NAc des récepteurs D2 (C). Les valeurs sont affichées comme des moyens + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Changements induits par la privation de nourriture dans l'expression des gènes liés à la dopamine dans NAc

Le jeûne nocturne a eu un impact significatif sur l'expression d'ARNm de plusieurs gènes liés à la dopamine dans le NAc. L'expression de l'ARNm du récepteur de la dopamine D2 était significativement réduite, tandis que celle de l'ARNm du récepteur de la dopamine D5 était élevée. Le jeûne pendant la nuit n'a pas altéré les ARNm des récepteurs de la dopamine D1, D3, COMT et MAO (Fig. 8). Les récepteurs D1 et D2 sont considérés comme le récepteur de la dopamine le plus abondant dans le cerveau, tandis que la présence de D3 et de D5 dans le SNC est beaucoup plus restreinte. Nous avons donc comparé les niveaux d'ARNm dans la batterie des récepteurs D5 à ceux de D1 et sommes arrivés à 2%; une relation similaire a été détectée pour D3 et D2 (données non présentées). Ainsi, nous confirmons ici que, dans la NAc, la majorité des ARNm des récepteurs de la dopamine sont constitués de ceux des récepteurs D1 et D2, tandis que les récepteurs D3 et D5 ne représentent qu’une petite fraction de l’ARNm total des récepteurs de la dopamine détectés dans la NAc.

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  • Fig. 8.  

    Expression génique liée à la signalisation dopaminergique de Nucleus accumbens détectée après une restriction alimentaire. Les valeurs sont affichées comme des moyens + SE. *p <0.05.

4. Discussion

Les principales conclusions de l'étude actuelle indiquent que la signalisation de la dopamine dans la coquille du NAc est un médiateur en aval nécessaire des effets de la ghréline sur la récompense alimentaire. Les résultats indiquent que les récepteurs de type D1 et D2 dans la coquille de NAc sont des composants clés du circuit activé par la ghréline et sont essentiels pour que la ghréline appliquée par VTA exerce ses effets sur le comportement de récompense alimentaire. La signalisation des récepteurs de type D1 et D2 dans la NAc (coquille) n'est cependant pas essentielle pour la capacité de la ghréline à augmenter la consommation d'aliments. Ces données suggèrent une divergence dans les cibles neuronales de la ghréline qui contrôlent le renforcement alimentaire par rapport à la prise alimentaire. Enfin, nos résultats indiquent que ce circuit est également engagé par la ghréline endogène car, dans un état de faim, lorsque les niveaux de ghréline en circulation sont élevés, la signalisation de la dopamine dans le NAc est nécessaire pour augmenter le comportement de récompense alimentaire.

Étonnamment, il est clair que la ghréline a un impact sur le système dopaminergique (Abizaid et al., 2006, Jerlhag et coll., 2007, Kawahara et coll., 2009 et Weinberg et al., 2011), il s'agit de la première étude à démontrer que les effets de la ghréline sur la récompense alimentaire nécessitent une signalisation des récepteurs dopaminergiques NAc (dans ce cas, la signalisation D1 et D2). Cette question est apparue comme une question importante, car d'autres hormones ou neuropeptides liés au contrôle de l'appétit ont récemment montré une relation plutôt inattendue avec le système dopaminergique mésolimbique. La leptine, par exemple, comme la ghréline, a des récepteurs sur les neurones dopaminergiques dans le VTA; la plupart de ces neurones dopaminergiques sensibles à la leptine, cependant, ne se projettent pas vers le striatum mais innervent plutôt l'amygdale (Hommel et al., 2006 et Leshan et coll., 2010). La mélanocortine, un neuropeptide anorexigénique puissant dont les VTA sont dotés de récepteurs, contrairement à ce que l'on pourrait prédire pour un agent anorexique, augmente en fait l'activité dopaminergique et la libération de dopamine dans le striatum, tout en réduisant nettement le comportement alimentaireTorre et Celis, 1988, Lindblom et coll., 2001 et Cône, 2005). Une autre couche de complexité vient s’ajouter aux données indiquant que l’effet de ghréline sur la libération de dopamine semble dépendre de la disponibilité des aliments: les niveaux de dopamine en Nac détectés par microdialyse n’ont été augmentés que par la ghréline appliquée par voie périphérique chez les rats autorisés à manger après administration de ghréline. (comme dans les conditions expérimentales utilisées dans la présente étude) et ont même été supprimés par la ghréline chez ceux à qui l'accès à la nourriture était refusé (Kawahara et coll., 2009), un effet récemment démontré impliquer des voies de signalisation opioïdes différentielles dans la VTA (Kawahara et coll., 2013). Ces deux exemples soulignent la complexité de la relation entre l'alimentation des peptides, la disponibilité des aliments et la dopamine et soulignent l'importance des études explorant l'utilité des effets de la ghréline sur le système dopaminergique dans le comportement de récompense alimentaire.

Un effet intéressant des résultats est l’effet contrasté du blocage des récepteurs dopaminergiques NAc sur la motivation alimentaire par rapport à la consommation alimentaire. Notamment, nous avons confirmé l’absence d’effet de la suppression de la signalisation dopaminergique NAc sur la prise alimentaire induite par la géline VTA dans le cadre d’études indépendantes 2: dans un paradigme, la mesure de la prise alimentaire a été effectuée immédiatement après le test de réponse opérant (pour lequel la récompense de la consommation de sucre aurait pu chow) et, dans l’autre, seule la consommation de nourriture a été mesurée chez les animaux sans test opérant préalable. De plus, dans la deuxième expérience, nous avons pu montrer que la co-application des deux antagonistes des récepteurs de la dopamine à l'ANc n'avait aucun effet sur la prise alimentaire induite par la géline VTA, renforçant ainsi l'hypothèse selon laquelle la signalisation de la dopamine par l'ANc via les récepteurs de type D1 et D2 n'est pas nécessaire pour l'hyperphagie à ghréline. Conjugués au fait que les antagonistes interrompent un comportement lié à l'alimentation induit par la ghréline, ces résultats collectifs suggèrent une divergence des circuits neuronaux en aval de la ghréline, avec une branche contrôlant l'apport alimentaire et l'autre motivation / récompense. Il semble que la ghréline utilise la dopamine pour modifier la motivation alimentaire mais pas la consommation. Auparavant, nous avons montré que la VTA ghréline engage le neuropeptide Y dans la VTA de manière sélective pour contrôler la prise de nourriture et les opioïdes de manière opposée (Skibicka et al., 2012a). Ainsi, il existe déjà un précédent pour une divergence dans les circuits utilisés par la ghréline pour la consommation de nourriture par rapport à un comportement motivé par la nourriture.

Les récepteurs de type D1 d’Accumbal ont un rôle bien établi dans le renforcement des médicaments et des aliments, de nombreuses preuves indiquant que la perfusion d’antagoniste de type D1 intra-NAc réduit les comportements axés sur les objectifs vis-à-vis de la nourriture. Les antagonistes systémiques du récepteur de type D1 réduisent l’auto-administration de cocaïne, d’héroïne, de nicotine et d’alcool induite par le contexte (par exemple).Weissenborn et coll., 1996, Liu et Weiss, 2002, Bossert et coll., 2007 et Liu et al., 2010)], soulignant le rôle clé de ces récepteurs dans les processus orientés vers les récompenses. Les données actuelles indiquent que les récepteurs de type NAc D1 sont un élément essentiel du circuit activé par la ghréline à action VTA. Il a également été démontré que l’application périphérique de cet antagoniste D1 réduisait la reconnaissance des objets améliorée par la ghréline (Jacoby et Currie, 2011). Cependant, étant donné que l'application périphérique cible toutes les populations neuronales exprimant D1 dans le cerveau et que les populations situées hors de l'ANc (par exemple, dans l'hippocampe) peuvent jouer un rôle majeur dans l'apprentissage et la mémoire, il n'est pas clair que la population ANC examinée contribuent ici aux effets de la ghréline sur l’amélioration de la mémoire.

Les récepteurs D2 agissent souvent de concert avec D1; Ainsi, de nombreuses études indiquent que les récepteurs D2 jouent un rôle dans le traitement des récompenses et le comportement axé sur les récompenses. Cependant, il est à noter que les récepteurs D1 et D2 n'agissent pas toujours de la même manière par rapport à la fonction de récompense. Dans l’amygdale, par exemple, le blocage des récepteurs D1 atténue la réintégration dans la recherche de cocaïne induite par le signal, alors que les antagonistes du D2 peuvent en réalité renforcer ce comportement (Berglind et al., 2006). Cette dissociation fonctionnelle peut également avoir une contribution neuroanatomique, car les récepteurs D2 dans NAc semblent remplir une fonction plutôt opposée à celle de l'hypothalamus. Alors que dans le NAc, la stimulation des récepteurs D2 peut augmenter la motivation alimentaire, rendant un animal plus susceptible de faire un effort pour se procurer de la nourriture, lors de la stimulation par l'hypothalamus des récepteurs D2, il est clairement anorexique (Leibowitz et Rossakis, 1979 et Nowend et al., 2001). Il s'ensuit qu'il peut être difficile d'interpréter les résultats après l'application périphérique de médicaments ciblant D2 pour lesquels les populations de récepteurs cibles sont liées à une fonction opposée. C'est peut-être l'une des raisons pour lesquelles, dans une étude précédente, l'injection périphérique d'un antagoniste de D2 n'avait aucun effet sur la réponse induite par la ghréline d'une solution de saccharose. Une autre explication possible est que D2 est un autorécepteur des neurones producteurs de dopamine de la substance noire et de la VTA, où son activation peut entraîner une suppression de l'activité dopaminergique (Lacey et coll., 1987). Ainsi, lorsqu’ils sont injectés à la périphérie, les médicaments ciblant D2 pourraient potentiellement accéder à cette population de récepteurs, alors que dans notre étude, seuls les récepteurs D2 en coquille de Nac étaient ciblés. Notamment, l’effet net du blocage systémique des récepteurs de type D1 a bloqué la réponse à une boisson au saccharose dans le même paradigme (Overduin et al., 2012). En outre, l'injection systémique sous-cutanée d'un agoniste de D1 semble renforcer la préférence pour un aliment au goût agréable, tandis que l'injection systémique d'un agoniste de D2 la réduit (Cooper et Al-Naser, 2006). Ainsi, il semble que nos données indiquant un effet de suppression des antagonistes de D1 sur la motivation alimentaire induite par la ghréline concordent avec l’effet net global (de suppression) de la stimulation des récepteurs D1 sur la fonction de récompense. En revanche, l'effet net de la population de récepteurs D2 est plus conforme à celui connu sur les récepteurs hypothalamiques D2, que les données présentées ici pour le NAc.

Dans la présente étude, les antagonistes de type D1 et D2 ont été capables de bloquer le comportement opérant du saccharose après l'administration de VTA-ghréline et après la privation de nourriture, suggérant qu'une action coopérative au niveau des deux récepteurs de l'ANc est nécessaire pour que la ghréline exerce ses effets. Cela a du sens si l’on considère la situation endogène dans laquelle les terminaux dopaminergiques dérivés du VTA libèrent de la dopamine dans la coquille de NAC activant simultanément tous les récepteurs de la dopamine accessibles. La nécessité d'activer simultanément les récepteurs de type D1 et les récepteurs D2 a déjà été signalée pour d'autres comportements, y compris le renforcement (Ikemoto et al., 1997) et l'activité locomotrice (Plaznik et coll., 1989) ainsi que le déclenchement neuronal (Blanc, 1987). Les résultats de la présente étude indiquent que le blocage d’un seul des deux récepteurs dopaminergiques était suffisant pour réduire ces comportements, tout comme le blocage de l’un ou l’autre de ces récepteurs était suffisant pour réduire le comportement actif du saccharose induit par la ghréline. Le mécanisme derrière cette interaction n'est pas clair. Certains neurones de la NAc coexpriment les récepteurs D1 et D2. Une possibilité est que l'implication d'hétérodimères soit requise pour la réponse à la récompense, la formation d'hétérodimères par les récepteurs D1 et D2 a été rapportée récemment et il a été démontré que ce couplage contribue à un comportement semblable à la dépression (Pei et coll., 2010). Néanmoins, nos résultats indiquent que les signaux D1 et D2 dans le NAc ne sont pas redondants et que chaque récepteur est nécessaire pour transmettre l’effet de la ghréline sur la récompense alimentaire, car le blocus individuel a été efficace pour atténuer la réponse à la récompense. De plus, le blocage individuel n'étant pas efficace contre l'hyperphagie ghrélinique, nous avons évalué séparément la possibilité que les signaux D1 et D2 soient redondants pour la consommation de nourriture, c'est-à-dire qu'un blocage simultané des deux serait nécessaire pour éliminer la réponse. Cela n’a cependant pas été le cas, l’hyperphagie ghréline n’ayant pas été affectée par le blocage simultané des récepteurs D1 et D2 dans la NAc. Ainsi, seule ou en combinaison, la ghréline n'utilise pas la signalisation des récepteurs D1 et D2 dans les enveloppes NAc pour augmenter la consommation de nourriture.

Ici, nous avons ciblé les récepteurs de type D1 et D2 dans la coque de la NAc. La fonction de l'enveloppe et du noyau de l'ANc semble être dissociable dans une certaine mesure, en particulier avec les modifications fondamentales de l'auto-administration du médicament liées à un signal discret et l'enveloppe étant plus influente dans l'auto-administration du médicament en fonction du contexte (Bossert et coll., 2007). Cette dissociation fonctionnelle est supportée par les connexions neuroanatomiques, où le noyau reçoit plus d’intrants de l’amygdale et où la coquille est plus innervée par l’hippocampe (Groenewegen et coll., 1999 et Floresco et coll., 2001). Les rats s'auto-administreront également l'association des agonistes des récepteurs D1 et D2 uniquement dans la coquille de NAc et non dans le noyau (Ikemoto et al., 1997), indiquant que leur action de coopération en matière de récompense est principalement liée à la région de la coquille ciblée ici.

Dans la présente étude, nous avons exploré plus particulièrement l’impact de la suppression de la signalisation de la dopamine de l’AN sur l’ingestion de nourriture et le comportement motivé par l’alimentation motivés par la ghréline appliquée à la VTA. Il convient toutefois de noter que la ghréline peut également conduire à des comportements alimentaires en activant des voies afférentes menant à la VTA. Par exemple, il a été démontré que la ghréline améliore les comportements renforcés par la nourriture en activant les neurones à orexine dans l’hypothalamus latéral (Perello et al., 2010), un groupe de cellules orexinergiques qui se projette vers la VTA et stimule la libération de dopamine (Narita et coll., 2006). Alors que notre étude utilisant la neuroanatomie et la neuropharmacologie dissèque spécifiquement la voie VTA-NAc, dans une situation endogène, la ghréline libérée dans la circulation stimule probablement la VTA ainsi que d'autres noyaux du cerveau exprimant le récepteur de la ghréline avec des projections efférentes à la VTA. Ainsi, dans une situation physiologique, l’impact de la ghréline est réparti sur de nombreux sites du cerveau qui agissent probablement de concert. Le concept d’une hormone ou d’un neuropeptide agissant sur de nombreux sites distribués dans le cerveau, à partir duquel il peut provoquer un résultat similaire, par exemple une modification de la consommation alimentaire, n’est pas nouveau et a déjà été proposé et évalué pour la leptine et la mélanocortine (Grill, 2006, Leinninger et coll., 2009, Skibicka et Grill, 2009 et Faulconbridge et Hayes, 2011).

La privation de nourriture est associée à des niveaux élevés de ghréline en circulation. Dans des conditions de privation de nourriture, la présentation de nourriture provoque une libération de dopamine dans le NAc (Kawahara et coll., 2013). Il s'ensuit que l'état nutritionnel peut également influer sur la signalisation de la dopamine dans la NAc, sur l'impact de la privation de nourriture sur l'expression des récepteurs de la dopamine (récepteurs de type D1 (D1, D5) et sur les récepteurs de type D2 (D2) et sur la dopamine). enzymes (MAO, COMT) évaluées dans la présente étude. Bien que la privation de nourriture n'ait pas altéré l'expression de l'ARNm d'aucune des enzymes dégradant la dopamine mesurées, nous avons constaté une régulation différentielle des récepteurs D3 par rapport aux récepteurs D5. L'expression des récepteurs D2 a augmenté de près de 5%, tandis que l'ARNm du récepteur D30 était réduit d'environ 2%. Conformément à cette divergence, il a déjà été prouvé que l'application simultanée d'agonistes des récepteurs de type D20 et de D1 régulait à la baisse les récepteurs D2, tout en régulant à la hausse les récepteurs D2 dans la substance noire (et avec une tendance similaire dans le NAc) (Subramaniam et al., 1992). Fait intéressant, les effets de la privation de nourriture sur l'expression des récepteurs dopaminergiques de NAc convergent avec nos données démontrant un rôle des récepteurs D1-like (qui incluent D5) et D2 dans la motivation alimentaire induite par le jeûne.

Une mise en garde de notre étude est que la privation de nourriture augmente les niveaux de ghréline en circulation, de sorte que d’autres populations de récepteurs de ghréline en dehors de la VTA puissent potentiellement être activées. Ainsi, bien que la privation de nourriture soit un moyen endogène et plus pertinent sur le plan physiologique d’augmenter la ghréline, elle ne permet pas une stimulation sélective de la VTA. Nous ne pouvons donc pas éliminer la possibilité que les modifications du récepteur de la dopamine détectées dans le NAc soient le résultat de l’activité de la ghréline dans des zones extérieures à la VTA ayant une influence indirecte sur le NAc. Enfin, il convient de noter que nos données sont liées aux changements dans l’expression des récepteurs dopaminergiques NAc, mais que des expériences supplémentaires seraient nécessaires pour montrer la médiation de la projection dopaminergique VTA-NAc (stimulée par la ghréline) dans cet effet et pour explorer le rôle d’autres voies et systèmes émetteurs dans cet effet, comme l’hypothalamus latéral (comme indiqué ci-dessus).

Étant donné que de nombreux substrats neurobiologiques sont communs à la toxicomanie et aux troubles de l’alimentation, il est possible que les résultats actuels indiquent un rôle des récepteurs de type D1 et D2 dans les effets de renforcement de la ghréline liés à la drogue et à l’alcool (Dickson et coll., 2011). L’alimentation et la récompense de la cocaïne entraînent une libération de dopamine dans le NAc (Hernandez et Hoebel, 1988). Le blocage des récepteurs D1 ou D2 réduit le comportement de récompense pour les drogues d'abus, l'alcool et la nicotine. Comme une contribution considérable de la ghréline au comportement de prise ou de récompense de toutes ces substances a déjà été rapportée, il est plutôt probable que les circuits de ghréline-VTA-dopamine-ANC décrits ici soient pertinents pour une gamme de comportements de récompense et non exclusivement pour les aliments. L’appui préliminaire à cette idée peut être tiré de données démontrant que la privation de nourriture peut rétablir la recherche d’héroïne qui est bloquée par le blocage de récepteurs de type D1 (Tobin et coll., 2009).

Nos données fournissent de nouvelles connaissances sur l'intégration de deux systèmes de signalisation clés liés à la récompense alimentaire: les circuits pilotés par VTA qui sont sensibles à l'hormone orexigène, la ghréline, et les circuits réactifs à la dopamine NAc. En particulier, nous montrons que les effets bien documentés de la ghréline liés à la VTA sur le comportement motivé par l'alimentation nécessitent une signalisation D1 et D2 dans la NAc. Nos données indiquent également que les effets de la ghréline (dépendants de D1 / D2) induits par la VTA sur la récompense alimentaire impliquent des circuits divergents par rapport à ceux importants pour la prise alimentaire, car aucun des antagonistes n'affectait la consommation alimentaire induite par la ghréline lors de la livraison à l'AN. Enfin, des études chez des rats affamés (à jeun pendant la nuit et donc hyperghrélinémiques) impliquent la signalisation NAc D1 / D2 dans les effets de la ghréline endogène sur le comportement motivé par l'alimentation. Ainsi, les mécanismes et les thérapies interférant avec la signalisation de la dopamine dans la NAc semblent avoir une pertinence pour les effets médiés par la ghréline sur le système de récompense, y compris ceux liés au contrôle de l'alimentation et, par conséquent, à l'obésité et à son traitement.

Déclaration:

Les auteurs n'ont rien à dévoiler.

Remerciements

Ce travail a été soutenu par le Conseil suédois de recherche pour la médecine (2011-3054 vers KPS et 2012-1758 vers SLD), Commission européenne Septième cadre subventions (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health; FP7-HEALTH-2009-241592; EurOCHIP; FP7-KBBE-2009-3-245009-XNUMX, NeuroFAST), Forskning och Utvecklingsarbete / Avtal om Läkarutbildning och Forskning Göteborg (ALFGBG-138741), le Fondation suédoise pour la recherche stratégique au Centre Sahlgrenska pour la recherche cardiovasculaire et métabolique (A305 – 188), et NovoNordisk Fonden. Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publication ou la préparation du manuscrit.

Bibliographie

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  • Auteur correspondant. Département d'endocrinologie, Institut de neurosciences et de physiologie, Académie Sahlgrenska de l'Université de Göteborg, Medicinaregatan 11, PO Box 434, SE-405 30 Göteborg, Suède. Tél .: +46 31 786 3818 (bureau); Télécopie: +46 31 786.

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