Photoperiod alters pain responsiveness via changes in pelage characteristics

Small mammals use day length to adjust morphology and physiology to anticipate seasonal changes in environ- mental conditions. The canonical photoperiod-mediated annual adaptation is seasonal breeding. However, increasing evi- dence suggests that day-length information can induce plasticity in the nervous system, and thus provoke behavioral plasticity that can aid in winter survival. We hypothesized that low temperatures and reduced food availability in the win- ter would necessitate the evolution of increased pain tolerance mediated by short day lengths. Siberian hamsters (Phodopus sungorus (Pallas, 1773)) housed in short days regressed their reproductive tracts and molted to winter pelage. Short-day hamsters also displayed elevated latencies of nociceptive responses in the hot-plate test, suggesting reduced pain responsiv- ity. Prior to assessing potential neuronal or neuroendocrine mediators of altered pain responses, however, we investigated the possibility that changes in fur characteristics mediated photoperiod differences in pain responsivity. Removal of fur with a depilatory cream eliminated photoperiod differences in pain responsivity. Taken together, these data indicate that day length regulates thermal pain responses via changes in fur properties; also, changes in pelage properties have both thermoregulatory and thermal insulatory properties. Resume´ : Les petits mammiferes utilisent la longueur du jour afin d'ajuster leur morphologie et leur physiologie en anticipation des changements saisonniers des conditions du milieu. L'adaptation saisonniere par excellence controlee par la photoperiode est la reproduction annuelle. Cependant, des indications de plus en plus nombreuses laissent croire que les informations sur la longueur du jour peuvent induire une plasticitedu systeme nerveux et provoquer ainsi une plasticite´ comportementale qui peut favoriser la survie al'hiver. Nous avancons l'hypothese selon laquelle les basses temperatures et la disponibilitereduite de la nourriture en hiver requierent l'evolution d'une tolerance accrue a la douleur sous l'in- fluence des courtes photoperiodes. Des hamsters nains de Dzoungarie (Phodopus sungorus (Pallas, 1773)) gardes dans des conditions de jours courts subissent une regression de leurs voies reproductrices et acquierent par mue leur pelage d'hiver. Les hamsters gardes en jours courts affichent aussi des latences elevees des reactions nociceptives dans le test de sensibi- litea la chaleur, ce qui laisse croire a une reactivitereduite ala douleur. Cependant, avant d'evaluer les mediateurs neuronaux ou endocriniens potentiels de ces reactions modifiees ala douleur, nous avons etudiela possibiliteque les changements dans les caracteristiques de la fourrure soient responsables des differences de reactivitea la douleur reliees a` la photoperiode. Le retrait de la fourrure avec une creme epilatoire elimine les differences de reactiviteala douleur reliees ala photoperiode. Dans leur ensemble, ces donnees indiquent que la photoperiode controle les reactions ala douleur thermique par le biais de changements dans les proprietes de la fourrure; de plus, les changements dans les caracteristiques du pelage ont des proprietes de thermoregulation et d'isolement thermique. (Traduit par la Redaction)