Les neurones glutamatergiques du noyau Reuniens du thalamus médiés par les récepteurs 5-HT2B dans la douleur viscérale colorectale chez les souris

Introduction

Le syndrome de l’intestin irritable (SII) est une maladie intestinale fonctionnelle courante, caractérisée par des douleurs abdominales et une hyperréactivité viscérale. Réduire l’hypersensibilité viscérale est la clé pour soulager efficacement les douleurs abdominales chez les patients atteints du SII. Cependant, les mécanismes précis restent mal compris. Des preuves croissantes indiquent que le noyau Reuniens (Re) du thalamus et le système des neurotransmetteurs de la sérotonine (5-HT) jouent un rôle crucial dans le développement de la douleur viscérale colorectale, mais les mécanismes spécifiques restent flous. Le modèle de souris nouveau-nées séparées de leur mère (NMD) montre une hypersensibilité viscérale, et les neurones glutamatergiques de la région Re jouent un rôle crucial dans la gestion de la douleur viscérale colorectale.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par Di Li, Han Du, Shu-Ting Qu, Jing-Lai Wu, Yong-Chang Li, Qi-Ya Xu, Xia Chen, Xiao-Xuan Dai, Ji-Tian Xu, Qian Wang, Guang-Yin Xu. Les équipes de recherche proviennent respectivement de l’Université de Suzhou et de l’Académie des sciences de Chine. L’article a été accepté le 27 octobre 2023 et publié le 26 décembre 2023 dans la revue Neurosci. Bull.

Brève présentation du processus de recherche

1. Préparation des animaux expérimentaux :

   • Tous les essais ont été approuvés par le comité d’éthique de l’expérimentation animale de l’Université de Suzhou. Les souris utilisées dans les expériences ont entre 6 et 12 semaines et sont réparties aléatoirement dans des groupes expérimentaux et de contrôle.
   • Séparation néonatale mère-enfant : les souris sont séparées de leur mère 3 heures par jour entre le 2ème et le 15ème jour après la naissance pour simuler les conditions de séparation mère-enfant, formant ainsi le modèle NMD.

2. Enregistrements électrophysiologiques neuronaux :

   • Implantation d’une seule électrode dans la région Re pour enregistrer le taux de décharge des neurones de cette région, ce qui aide à évaluer les changements d’activité neuronale chez les souris NMD dans la douleur viscérale colorectale.

3. Test du seuil de douleur viscérale colorectale :

   • Utilisation de la technique CRD (distension colorectale) pour simuler la douleur viscérale colorectale par dilatation du côlon via un ballonnet, et enregistrement des signaux d’électromyogramme (EMG) des muscles abdominaux des souris, pour évaluer leur seuil de douleur.

4. Enregistrements d’électrodes et immunofluorescence :

   • Enregistrement extracellulaire : implantation d’électrodes à 16 canaux pour enregistrer l’activité de décharge des neurones de la région Re dans des conditions CRD.
   • Immunofluorescence : détection de l’expression de la protéine c-fos dans les neurones de la région Re après stimulation CRD pour déterminer la localisation et le type des neurones activés.

5. Expériences d’optogénétique :

   • Inhibition et activation optogénétique : utilisation de la technique optogénétique pour activer ou inhiber les neurones glutamatergiques de la région Re via la lumière bleue et la lumière jaune respectivement, pour observer leurs effets sur la douleur viscérale colorectale.

6. Expériences de biologie moléculaire :

   • Western blot et PCR : détection de l’expression des récepteurs 5-HT2B dans la région Re.
   • Immunofluorescence : étude de la co-localisation des récepteurs 5-HT2B sur les neurones glutamatergiques.
   • Imagerie par fibres optiques et sondes : détection de la libération de 5-HT dans la région Re pendant les conditions CRD.

7. Injection locale de médicaments :

   • Injection locale d’un antagoniste des récepteurs 5-HT2B, RS-127445, pour observer s’il peut réduire la réponse de douleur viscérale colorectale chez les souris NMD.

Principaux résultats

1. Rôle du noyau Reuniens dans la douleur viscérale chez les souris NMD :

   • Les résultats d’EMG et la coloration c-fos montrent que l’activation des neurones de la région Re causée par le CRD est significativement plus élevée chez les souris NMD par rapport au groupe contrôle.
   • Les enregistrements avec une seule électrode révèlent que le taux de décharge des neurones de la région Re est significativement plus élevé chez les souris NMD que chez les souris normales, indiquant que l’augmentation de l’activité neuronale de la région Re est liée à la douleur viscérale.

2. Augmentation de l’excitabilité neuronale et de la transmission synaptique :

   • La technique de patch-clamp révèle une augmentation significative de l’excitabilité neuronale et de la fréquence de la transmission synaptique dans la région Re des souris NMD, sans affecter significativement l’amplitude des courants synaptiques.

3. Contribution des neurones glutamatergiques de la région Re :

   • Les expériences d’immunofluorescence et d’optogénétique confirment que les neurones glutamatergiques de la région Re jouent un rôle crucial dans la douleur viscérale induite par le CRD.
   • L’inhibition optogénétique de l’activité des neurones glutamatergiques réduit efficacement la réponse de douleur viscérale chez les souris NMD.

4. Augmentation des récepteurs 5-HT2B et de la libération de 5-HT :

   • On observe une augmentation de l’expression des récepteurs 5-HT2B et de la libération de 5-HT dans la région Re des souris NMD par rapport au groupe contrôle.
   • L’injection locale de l’antagoniste des récepteurs 5-HT2B réduit significativement l’expression de c-fos et la réponse de douleur viscérale chez les souris NMD, indiquant un rôle régulateur des récepteurs 5-HT2B dans la douleur viscérale.

Conclusions et signification de la recherche

À travers une série d’expériences, cet article révèle pour la première fois le rôle crucial des neurones glutamatergiques de la région Re dans la douleur viscérale colorectale, et clarifie le mécanisme crucial des récepteurs 5-HT2B dans la régulation de la douleur viscérale. Ces découvertes offrent une nouvelle cible thérapeutique pour les patients atteints de SII, à savoir l’inhibition des récepteurs 5-HT2B dans la région Re pour atténuer les réponses d’hypersensibilité viscérale induites par le stress précoce, réduisant ainsi les symptômes de douleur abdominale.

La recherche utilise diverses techniques avancées telles que l’optogénétique, le patch-clamp, l’immunofluorescence, et l’injection locale de médicaments pour révéler de manière multicouche et multiangulaire les mécanismes potentiels de la région Re dans la douleur viscérale colorectale. Ces résultats fournissent une base scientifique pour de futures traitements, tout en suggérant de nouvelles directions de recherche, notamment l’étude de la synergie entre la région Re et d’autres zones cérébrales dans la douleur viscérale colorectale.