Contrôle nicotinique du système dopaminergique et du comportement d'exploration

Ma these s’inscrit dans la lignee de travaux precedents du laboratoire qui ont montre chez les souris KO pour la sous-unite nicotinique β2 (β2-/-), i) des modifications du comportement d’exploration d’un nouvel environnement; ii) une disparition des bouffees de potentiels d’action de l’activite spontanee des neurones dopaminergiques ainsi que l’augmentation en frequence et en bouffees apres par une injection systemique de nicotine ; iii) une restauration des rythmes DAergiques spontanes et de la reponse a la nicotine, apres une injection de lentivirus permettant la re-expression localisee dans l’aire tegmentale ventrale (VTA) de la sous-unite β2. De plus, l’auto-administration intra-craniale de nicotine, dans la VTA, perdu chez le β2-/- et restauree par re-expression lentiviral de la sous-unite β2, avaient suggere un role important de cette sous-unite dans le renforcement a long-terme. Dans ce contexte, ma these a eu pour objectif de preciser les liens entre le comportement d’exploration et l’activite spontanee des neurones DAergiques ainsi que la modification de leur patron de decharge en reaction a la nicotine et le renforcement a long-terme. Dans un premier temps, il etait necessaire de developper des analyses comportementales permettant d’identifier precisement les bases ethologiques a l’origine des modifications comportementales observees chez β2-/-. En effet, les souris sauvages en environnement « ouvert » ont un comportement d’exploration qui consiste en une alternance de mouvements et d’arrets, chaque arret etant lui-meme compose de micro-comportements (redressements, mouvements de tete, reniflement ou nettoyage). Mes analyses ont pu mettre en evidence des modifications des probabilites conditionnelles (chaine de Markov) entre certains micro-comportements et l’entree de l’animal au centre de l’environnement « ouvert ». Ces arrets particuliers, composes de redressements et de mouvements de tete (« scanning »), ont ete interpretes comme des moments particuliers de « prise de decision » chez la souris controle et disparaissent chez le β2-/-. Ces moments particuliers sont restaures lorsqu’on re-exprime cette sous-unite specifiquement dans la VTA. Afin de dissequer plus finement la relation entre bouffees de potentiel d’action, « prise de decision » et renforcement a la nicotine, modifiee chez les animaux β2-/-, j’ai etudie les animaux KO pour les partenaires de la sous-unite β2 : α4 et α6. Alors que les animaux α6-/- presentent un phenotype similaire aux animaux controles, les animaux α4-/- ont montre des modifications des proprietes electrophysiologiques des neurones DAergiques, du comportement d’exploration et du renforcement a la nicotine. On retrouve chez ces animaux α4-/- les meme modifications de l’exploration que chez β2-/-. Parallelement, les neurones DAergiques, enregistres chez les animaux anesthesies α4-/-, expriment des rythmes spontanes moyens en frequence et en bouffees similaires aux controles, mais presentent une structure des bouffees DAergiques differente avec un allongement de leur duree. Ceci suggere que la modification de la structure des bouffees des neurones DAergiques est suffisante pour modifier le comportement d’exploration. D’autre part, ces animaux ne s’auto-administrent la nicotine qu’a court terme et leurs neurones DAergiques repondent par une augmentation de frequence a l’injection de nicotine, sans reponse en bouffees. Ceci suggere que cette sous-unite est necessaire a la transition tonique/phasique induite par la nicotine et qu’il existe une correlation entre decharge en bouffees des neurones DAergiques de la VTA et renforcement a long-terme par la nicotine. Ce KO a aussi offert la possibilite de caracteriser un nouveau mode de genese des bouffees dopaminergiques par l’acetylcholine et la nicotine. Le mecanisme que j’ai mis en evidence, grâce a des marquages immunohistochimiques, suggere que la depolarisation locale provoquee par l’ouverture des canaux nicotiniques contenant α4 pourraient se propager a des canaux calciques voltage-dependants au sein de « clusters » membranaires. Tout ceci suggere, bien que les conditions experimentales different, une forte correlation entre transition tonique/phasique des neurones DAergiques, comportement interprete comme « prise de decision » et renforcement a long-terme a la nicotine.