Le Faisceau Ventral Régule l’Éveil chez les Souris Mâles par Plusieurs Voies

Introduction

Le faisceau ventral (ventral subiculum, vsub) est une zone principale de sortie de la structure hippocampique, jouant un rôle central dans la motivation, l’intégration du stress et les comportements anxieux, lesquels reposent tous sur un état d’éveil élevé. Cependant, le rôle du vsub dans l’éveil et ses circuits neuronaux sous-jacents sont encore peu compris. En utilisant des techniques de calciométrie en fibre optique in vivo et d’enregistrements électrophysiologiques multi-canaux, nous avons découvert que les neurones glutamatergiques du vsub sont fortement actifs pendant l’éveil. De plus, l’activation des neurones glutamatergiques du vsub augmente l’éveil et les comportements anxieux, et induit une transition rapide du sommeil à l’éveil. La stimulation optogénétique des terminaisons glutamatergiques du vsub et l’activation chimiogénétique rétrograde des neurones glutamatergiques du vsub révèlent que le vsub régule l’éveil via l’hypothalamus latéral (lateral hypothalamus, LH), le noyau accumbens shell (nucleus accumbens shell, NAc) et le cortex préfrontal (prefrontal cortex, PFC). Néanmoins, l’injection locale d’antagonistes des récepteurs de la dopamine D1 ou D2/D3 a bloqué l’effet d’éveil induit par l’activation chimiogénétique des voies vsub. Enfin, l’inhibition chimiogénétique des neurones glutamatergiques du vsub a réduit l’éveil.

Présentation de la Source

Cet article a été publié par Xue-Fen Zhang, Yi-Dan Li, Yue Li, Ying Li, Dan Xu, Lin-Lin Bi et Hai-Bo Xu dans la revue Neuropsychopharmacology. Les chercheurs des départements de Radiologie, de Médecine Nucléaire, et de Pathologie de l’Hôpital Zhongnan de l’Université de Wuhan, ainsi que de l’École de Médecine Taikang, ont collaboré. L’article a été publié en 2024.

Processus Expérimental

1. Sujets et Manipulation des Animaux: Cette étude a utilisé 180 mâles de souris C57BL/6 âgés de 8 à 20 semaines et pesant entre 20 et 30 g. Les souris ont été achetées chez Beijing Vital River Lab Animal Technology Co., Ltd., et ont été élevées dans des conditions appropriées de température, humidité et cycle lumineux. Le protocole expérimental a été approuvé par le comité d’éthique de l’Hôpital Zhongnan de l’Université de Wuhan (ZN2021159).

2. Injection Virale et Implantation de Fibres Optiques: Les souris ont subi une intervention sous anesthésie au tribromoéthanol pour injection virale dans le vsub via un stéréotaxique. Les virus injectés incluent AAV2/9-CaMKIIα-HM3Dq-mCherry, AAV2/9-CaMKIIα-HM4Di-mCherry, et AAV2/9-CaMKIIα-ChR2-mCherry. Après injection, les fibres optiques ont été implantées pour enregistrer l’activité calcique des neurones glutamatergiques ainsi que les signaux EEG/EMG dans le vsub.

3. Mesure du Calcium par Fibre Optique et Enregistrements Électrophysiologiques: En utilisant des systèmes de calciométrie par fibre optique et d’enregistrements électrophysiologiques multi-canaux, l’activité neuronale du cycle spontané sommeil-éveil a été enregistrée chez les souris. Les neurones glutamatergiques du vsub ont été activés ou inhibés par des méthodes optogénétiques et chimiogénétiques pour étudier leur rôle dans l’éveil et les comportements anxieux.

4. Expériences Comportementales: Les comportements anxieux des souris ont été évalués avec des tests de champ ouvert (Open Field) et de labyrinthe en croix surélevé (Elevated Plus Maze). Les comportements d’évitement ont été mesurés avec un test de préférence en temps réel.

5. Expériences de Blocage des Récepteurs Dopaminergiques: Pour explorer le rôle des signaux dopaminergiques dans la régulation de l’éveil-sommeil, des antagonistes des récepteurs dopaminergiques D1 (SCH-23390) ou D2/D3 (Raclopride) ont été injectés dans diverses zones cérébrales (NAc, LH, PFC), et les effets d’éveil induits par l’activation chimiogénétique des voies vsub ont été évalués.

Résultats Expérimentaux

1. Les neurones glutamatergiques du vsub montrent une forte activité pendant l’éveil: L’enregistrement de l’activité calcique en temps réel montre que le signal fluorescent des neurones glutamatergiques du vsub est significativement plus élevé pendant l’éveil et le sommeil paradoxal (REM) que pendant le sommeil non paradoxal (NREM). Les enregistrements électrophysiologiques multi-canaux montrent également que la fréquence de décharge des neurones du vsub est plus élevée pendant l’éveil et le REM que pendant le NREM.

2. L’activation des neurones glutamatergiques du vsub augmente l’éveil et les comportements anxieux: L’activation chimiogénétique (HM3Dq et CNO) et optogénétique (ChR2 et lumière bleue) des neurones glutamatergiques du vsub augmente significativement le temps d’éveil des souris et réduit le temps de NREM et REM. Les résultats des tests comportementaux montrent que l’activation de ces neurones entraîne des changements dans les comportements anxieux et d’évitement.

3. Le vsub régule l’éveil via les voies NAc, LH et PFC: L’activation optogénétique des projections glutamatergiques du vsub vers le NAc, le LH et le PFC entraîne des transitions rapides du NREM à l’éveil. L’activation chimiogénétique spécifique de ces voies confirme le rôle des circuits vsub-glu-NAc, vsub-glu-LH et vsub-glu-PFC dans la régulation de l’éveil.

4. Les signaux dopaminergiques jouent un rôle clé dans l’effet d’éveil induit par les voies vsub: L’injection d’antagonistes des récepteurs dopaminergiques bloque l’effet d’éveil induit par l’activation chimiogénétique des voies vsub, soulignant l’importance des signaux dopaminergiques dans la régulation de l’éveil par le vsub.

5. Les neurones glutamatergiques du vsub sont essentiels pour maintenir l’éveil: L’inhibition chimiogénétique (HM4Di et CNO) des neurones glutamatergiques du vsub réduit significativement le temps d’éveil et augmente le temps de NREM et REM chez les souris.

Conclusions et Importance de la Recherche

Cette recherche révèle l’importance des neurones glutamatergiques du vsub dans la régulation de l’éveil et identifie les circuits neuronaux impliquant le NAc, le LH et le PFC. Les résultats montrent que les signaux dopaminergiques jouent un rôle crucial dans l’éveil médié par le vsub et soulignent la nécessité des neurones glutamatergiques du vsub pour maintenir l’éveil. Cette étude offre de nouvelles perspectives sur la régulation du cycle sommeil-éveil et propose des cibles potentielles pour le traitement des troubles associés au sommeil.

Points Forts et Valeur

1. Révélation de nouvelles régions de régulation de l’éveil et de circuits neuronaux: Cette étude est la première à montrer le rôle principal des neurones glutamatergiques du vsub dans l’éveil et les mécanismes de régulation par des voies projetant sur le NAc, le LH et le PFC.

2. Rôle clé des signaux dopaminergiques dans la régulation de l’éveil: Les antagonistes des récepteurs dopaminergiques bloquent l’effet d’éveil induit par les voies du vsub, démontrant l’importance des signaux dopaminergiques dans cette régulation.

3. Nouvelles cibles pour le traitement des troubles du sommeil: Les résultats offrent une base théorique pour développer des méthodes d’intervention ciblant le vsub et ses circuits neuronaux, représentant un potentiel stratégique pour le traitement de l’insomnie et d’autres troubles du sommeil.

Réalisée par une équipe de plusieurs institutions, cette recherche est exhaustive et révélatrice, mettant en lumière le rôle crucial du faisceau ventral dans l’éveil et les comportements anxieux, ainsi que ses mécanismes sous-jacents. Les résultats de la recherche sont stockés dans la base de données FigShare, assurant la transparence et la répétabilité des données, augmentant ainsi la crédibilité et la fiabilité de l’étude.