Plasticity of neuroanatomical relationships between cholinergic and dopaminergic axon varicosities and pyramidal cells in the rat medial prefrontal cortex

Les systemes cholinergique et dopaminergique jouent un role preponderant dans les fonctions cognitives. Ce role est exerce principalement grâce a leur action modulatrice de l’activite des neurones pyramidaux du cortex prefrontal. L’interaction pharmacologique entre ces systemes est bien documentee mais les etudes de leurs interactions neuroanatomiques sont rares, etant donne qu’ils sont impliques dans une transmission diffuse plutot que synaptique. Ce travail de these visait a developper une expertise pour analyser ce type de transmission diffuse en microscopie confocale. Nous avons etudie les relations de microproximite entre ces differents systemes dans le cortex prefrontal median (mPFC) de rats et souris. En particulier, la densite des varicosites axonales en passant a ete quantifiee dans les segments des fibres cholinergiques et dopaminergiques a une distance mutuelle de moins de 3 µm ou a moins de 3 µm des somas de cellules pyramidales. Cette microproximite etait consideree comme une zone d’interaction probable entre les elements neuronaux. La quantification etait effectuee apres triple-marquage par immunofluorescence et acquisition des images de 1 µm par microscopie confocale. Afin d’etudier la plasticite de ces relations de microproximite, cette analyse a ete effectuee dans des conditions temoins, apres une activation du mPFC et dans un modele de schizophrenie par depletion des neurones cholinergiques du noyau accumbens. Les resultats demontrent que 1. Les fibres cholinergiques interagissent avec des fibres dopaminergiques et ce sur les memes neurones pyramidaux de la couche V du mPFC. Ce resultat suggere differents apports des systemes cholinergique et dopaminergique dans l’integration effectuee par une meme cellule pyramidale. 2. La densite des varicosites en passant cholinergiques et dopaminergiques sur des segments de fibre en microproximite reciproque est plus elevee compare aux segments plus distants les uns des autres. Ce resultat suggere un enrichissement du nombre de varicosites axonales dans les zones d’interaction. 3. La densite des varicosites en passant sur des segments de fibre cholinergique en microproximite de cellules pyramidales, immunouactives pour c-Fos apres une stimulation visuelle et une stimulation electrique des noyaux cholinergiques projetant au mPFC est plus elevee que la densite des varicosites de segments en microproximite de cellules pyramidales non-activees. Ce resultat suggere un enrichissement des varicosites axonales dependant de l’activite neuronale locale au niveau de la zone d'interaction avec d'autres elements neuronaux. 4. La densite des varicosites en passant des fibres dopaminergiques a ete significativement diminuee dans le mPFC de rats ayant subi une depletion cholinergique dans le noyau accumbens, comparee aux temoins. Ces resultats supportent des interrelations entre la plasticite structurelle des varicosites dopaminergiques et le fonctionnement cortical. L’ensemble des donnees demontre une plasticite de la densite locale des varicosites…