Les neurones à corticolibérine du noyau accumbens qui se projettent vers le noyau du lit de la strie terminale régulent l’éveil et les états émotionnels positifs

Contexte

Le noyau accumbens (NAc) joue un rôle clé dans la régulation de la motivation, de la récompense et de nombreux comportements nécessitant un niveau élevé d’éveil. Cependant, les mécanismes neuronaux reliant l’éveil et la régulation émotionnelle dans le NAc ne sont pas entièrement élucidés. La corticolibérine (CRH) est un important signal neuroendocrinien lié au stress, mais sa fonction dans le NAc n’est pas claire. Dans cette étude, les chercheurs visent à explorer comment un sous-groupe spécifique de neurones à CRH dans le NAc (NAcCRH) régule l’éveil et le comportement émotionnel chez la souris.

Source de l’étude

Cet article a été co-écrit par huit chercheurs, dont Gaojie Pan et Bing Zhao, principalement affiliés à l’Université Fudan, l’Université de Nantong et l’Université de médecine navale. L’article a été reçu le 9 mars 2024, accepté le 2 mai 2024 et publié dans le journal “Neuroscience Bulletin”.

Détails de l’étude

Méthodes et procédures de recherche

Modèle animal

L’étude a utilisé des souris Crh-Cre, qui peuvent exprimer la protéine fluorescente GCamp7f dépendante de Cre dans leur noyau accumbens. Ces souris vivaient dans une pièce insonorisée avec un cycle jour/nuit de 12 heures.

Préparation des virus adéno-associés (AAV)

Les vecteurs AAV ont été utilisés pour exprimer des gènes spécifiques dans des régions cérébrales précises chez la souris, notamment AAV-hsyn-dio-hm3dq-mcherry et AAV-hsyn-dio-chr2-mcherry.

Chirurgie et injection virale

Sous anesthésie, les chercheurs ont injecté bilatéralement des vecteurs AAV dépendants de Cre dans le noyau accumbens des souris, et un colorant de traçage dans le noyau du lit de la strie terminale (BNST) pour marquer les voies de projection.

Expériences d’optogénétique et de chimiogénétique

Pour étudier l’influence des neurones NAcCRH sur l’éveil et les émotions, les chercheurs ont utilisé des méthodes optogénétiques pour activer ou inhiber ces neurones. De plus, ils ont employé une approche chimiogénétique utilisant des récepteurs DREADD (Designed Receptor Exclusively Activated by Designer Drugs), activés ou inhibés par l’injection de CNO (un ligand spécifique).

Résultats de l’étude

Activité accrue des neurones NAcCRH à l’état d’éveil

Grâce à l’enregistrement par photométrie à fibres optiques, les chercheurs ont découvert que le signal calcique des neurones NAcCRH était significativement plus élevé à l’état d’éveil que pendant le sommeil paradoxal (REM) et le sommeil lent (NREM). De plus, l’activité des neurones NAcCRH augmentait lors des transitions du sommeil NREM vers l’éveil, du sommeil NREM vers le sommeil REM, et du sommeil REM vers l’éveil.

L’activation des neurones NAcCRH favorise l’éveil et inhibe le sommeil NREM

L’activation optogénétique des neurones NAcCRH a montré que la stimulation lumineuse pendant le sommeil NREM pouvait induire rapidement un état d’éveil chez les souris, avec une dépendance temporelle marquée. Des résultats similaires ont été observés avec l’approche chimiogénétique, montrant une augmentation significative du temps d’éveil et une diminution du temps de sommeil NREM.

L’inhibition des neurones NAcCRH réduit l’éveil et augmente le sommeil NREM

Les expériences d’inhibition chimiogénétique ont montré que l’injection de CNO réduisait l’activité des neurones NAcCRH, entraînant une diminution du temps d’éveil et une augmentation du temps de sommeil NREM chez les souris pendant leur phase active (nocturne).

Activation des neurones NAcCRH induite par des stimuli de récompense naturelle

L’étude a également révélé que le signal calcique des neurones NAcCRH augmentait significativement lors de stimuli impliquant des récompenses naturelles, tels que les interactions sociales avec le sexe opposé, la consommation de chocolat et le léchage d’eau sucrée, indiquant la sensibilité de ces neurones aux stimuli de récompense.

Régulation du comportement émotionnel par l’activation des neurones NAcCRH

Dans le test de préférence de place en temps réel (RTPP), les souris avec activation optogénétique des neurones NAcCRH ont montré une nette préférence de place. De plus, dans les tests de champ ouvert (OFT) et de labyrinthe en croix surélevé (EPM), les souris avec ces neurones activés ont montré une augmentation de l’activité et une diminution des niveaux d’anxiété.

Projection des neurones NAcCRH vers le BNST régulant l’éveil et les émotions

Par des expériences de marquage rétrograde et d’optogénétique supplémentaires, l’étude a révélé que les neurones NAcCRH se projettent principalement vers le BNST via des synapses GABAergiques directes. L’activation de cette voie spécifique pouvait induire la transition du sommeil NREM vers l’éveil et augmentait significativement le temps de préférence dans le test RTPP et le temps passé dans la zone centrale du test OFT.

Conclusions et signification

Cette étude révèle le rôle crucial d’un sous-groupe spécifique de neurones à CRH dans le NAc pour favoriser l’éveil et réguler les états émotionnels positifs, identifiant le BNST comme principale zone de projection en aval. Cette découverte offre non seulement de nouvelles perspectives sur les mécanismes neuronaux de l’éveil et du comportement émotionnel, mais pourrait également fournir des cibles potentielles pour le traitement des troubles associés.

Points forts de l’étude

1. Fonction des neurones NAcCRH dans la régulation de l’éveil et des émotions : Première révélation systématique du rôle important des neurones à CRH du NAc dans la régulation de l’éveil naturel et du comportement émotionnel.
2. Clarté des voies de projection : Grâce aux expériences d’optogénétique et de marquage rétrograde, l’étude a clairement identifié que ces neurones à CRH se projettent directement vers le BNST via des synapses GABAergiques.
3. Exhaustivité des expériences comportementales : Diverses expériences comportementales (comme RTPP, OFT et EPM) ont validé le rôle régulateur des neurones NAcCRH sur les comportements émotionnels et d’éveil.

Cette étude pose des bases importantes pour de futures explorations des mécanismes des circuits neuronaux impliqués dans la régulation de l’éveil et des émotions.