Effets de l'exposition prénatale au MDMA (« Ecstasy ») ou au méthylphénidate sur les systèmes dopaminergiques chez le rat adulte, Effects of prenatal ecstasy (MDMA) or methylphenidate exposure on dopaminergic system in adult rat

Emilie Heuland

Description

Sous la direction de Sylvie Chalon
Thèse soutenue le 22 juin 2009: Tours
L’Ecstasy (MDMA) et le Méthylphénidate (MPH) sont des psychostimulants qui agissent sur les systèmes monoaminergiques. L’exposition prénatale à ces molécules peut affecter les processus de maturation cérébrale et induire des effets à long terme sur le fonctionnement de ces systèmes. Notre étude a consisté en l’exploration des voies nigrostriée et mésocorticolimbique du système dopaminergique chez des rats adultes exposés en prénatal au MDMA ou au MPH, par la quantification de marqueurs du développement et de la neurotransmission dopaminergique. L'exposition prénatale au MDMA induit des altérations au niveau du mésencéphale et des projections mésocorticales impliquées dans les fonctions exécutives, et n’a peu ou pas d’effet sur les voies nigrostriée et mésolimbique. A l’inverse, l’exposition prénatale au MPH entraîne des modifications de ces deux voies, très impliquées dans le comportement de récompense. Ces résultats soulignent les effets sexe-dépendants et/ou région-spécifiques de l’exposition prénatale au MDMA ou au MPH.
-Microdyalise
Ecstasy (MDMA) and Methylphenidate (MPH) are psychostimulants that act on monoaminergic systems. Prenatal exposure to these drugs may affect the brain maturation and induces long-term effects on the functioning of these systems. The present study was designed to explore the dopaminergic pathways in adult rats exposed to MDMA or MPH during prenatal period. Neurochemical evaluations of nigrostriatal and mesocorticolimbic pathways were performed by quantification of vesicular DA level and DA markers, such as tyrosine hydroxylase, DA transporters and receptors, in the nerve endings and body cells of dopaminergic neurons. Prenatal exposure of MDMA induces specific alterations in the midbrain and in the mesocortical dopaminergic projections with a higher vulnerability in female progeny and has little or no effect in mesolimbic and nigrostriatal projections. Inversely, a prenatal exposure to MPH led to structural alterations in these two dopaminergic pathways hightly involved in rewarding process. These findings underlined for the first time a basis for sex- and/or region-selective effects of prenatal MDMA or MPH exposure.
Source: http://www.theses.fr/2009TOUR3801/document

Informations

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Extrait

UNIVERSITÉ FRANÇOIS - RABELAIS
DE TOURS


ÉCOLE DOCTORALE Sciences, Santé, Technologie
Université François-Rabelais de Tours

THÈSE présentée par :
Emilie HEULAND

soutenue le : 22 Juin 2009


pour obtenir le grade de : Docteur de l’université François - Rabelais
Discipline : Sciences de la Vie
Spécialité : Neurosciences

EFFETS DE L’EXPOSITION PRENATALE AU MDMA
(« ECSTASY ») OU AU METHYLPHENIDATE SUR LES
SYSTEMES DOPAMINERGIQUES CHEZ LE RAT
ADULTE






THÈSE dirigée par :
Madame CHALON Sylvie Directeur de Recherche Inserm, U930, Tours

RAPPORTEURS :
Monsieur JABER Mohamed Professeur, Université de Poitiers
Madame LANFUMEY Laurence Directeur de Recherche Inserm, U677, Paris


JURY :
Monsieur ANDRES Christian Professeur, Université François-Rabelais de Tours
Madame CHALON Sylvie Directeur de Recherche Inserm, U930, Tours
Monsieur JABER Mohamed Professeur, Université de Poitiers
Madame LANFUMEY Laurence Directeur de Recherche Inserm, U677, Paris
Madame VERNEY Catherine Chargé de Recherche Inserm, U676, Paris
2 Remerciements

Pour ces trois années de thèse, je tiens solennellement à remercier :
Le professeur Denis Guilloteau, directeur de laboratoire, de m’avoir accueillie au sein
de l’unité INSERM U930.
Le docteur Sylvie Chalon, de m’avoir accordé sa confiance en acceptant d’être ma
directrice de thèse, pour sa disponibilité et son aide précieuse au cours des différentes étapes
qui ont composé ce travail.
Les docteurs Mohamed Jaber, Laurence Lanfumey, Catherine Verney et Christian
Andres, d’avoir accepté et pris le temps d’évaluer mon travail de thèse.
Le professeur Catherine Belzung et le docteur Patrick Vourch, tout deux membres de
l’INSERM U930, d’avoir permis d’ajouter une approche comportementale et moléculaire à ce
travail.
Je souhaite aussi remercier très chaleureusement les membres de l’équipe avec qui j’ai
partagé cette aventure : Sylvie Bodard, Zuhal Gulhan, Lucette Garreau, Laurent Galineau,
Jacky Vergote, Nathalie Meheux, Marie-Christine Furon, Marie-Paule Vilar, Sylvie Mavel.
… mais aussi tous les étudiants avec qui j’ai partagé des bouts de paillasse, des idées
et tant d’autres choses : Gaëlle Bouchez, Jinane Kassem, PuJao Song, Nicolas Giboureau, Ti
Hu, Alexandre Surget, Ipek Yalcin, Nicolas Arlicot, Stéphanie Duval, Diane Dufour, Kat
Leaver, Julien Fouque, Stéphanie Arpin.
… et les stagiaires que j’ai pu encadrer : Gwenola Bounet, Jonathan Roger, Julien
Guéritée, Flavie Lemaire, Alexandra Kipper et Saloua Abdelmoumen.
3Résumé en français

Le méthylènedioxyméthamphétamine (MDMA) et le méthylphénidate (MPH) sont des
psychostimulants qui agissent sur les systèmes monoaminergiques. Au cours du
développement, ces systèmes ont un rôle essentiel dans la croissance et la mise en place des
circuits neuronaux. Ainsi, l’exposition prénatale au MDMA ou au MPH peut affecter les
processus de maturation cérébrale et induire des conséquences à court et long terme sur le
fonctionnement du système nerveux central. L’objectif de ce travail a été d’évaluer l’intégrité
neurobiochimique et fonctionnelle des systèmes dopaminergiques chez le rat adulte exposé en
période prénatale à ces molécules.
Des rates gestantes ont reçu des injections quotidiennes de MDMA ou de MPH (10
ème ème
mg/kg, s.c.) entre le 13 et le 20 jour de gestation. L’intégrité neurobiochimique des
neurones dopaminergiques est évaluée sur la progéniture mâle et femelle adulte dans les deux
modèles d’exposition. Les études ont consisté en 1) la quantification de la DA vésiculaire
libérée sous stimulation pharmacologique grâce à la technique de microdialyse intracérébrale,
au niveau du cortex préfrontal (CPF) et du noyau accumbens (NAc), et 2) l’évaluation de la
densité de différentes protéines impliquées dans la neurotransmission dopaminergique, telles
que les transporteurs membranaires (DAT) et vésiculaires (VMAT2), les récepteurs, et la
tyrosine hydroxylase (TH). Dans le modèle d’exposition prénatale au MDMA, certains
aspects moléculaires tels que le taux de prolifération cellulaire et l’expression de BDNF, et
comportementaux tels que la préférence de lieu conditionnée à la cocaïne, ont été étudiés chez
la progéniture adulte, dans une démarche de compréhension des mécanismes impliqués et des
conséquences fonctionnelles des altérations neurobiochimiques.
L’exposition prénatale au MDMA induit au niveau du mésencéphale une diminution
des corps cellulaires immunoréactifs à la TH et de l’expression du BDNF chez les mâles et les
femelles, ainsi que des modifications de la densité des transporteurs observées seulement chez
les femelles. Au niveau des sites de projections, alors qu’aucune modification
neurobiochimique n’est observée dans le NAc et le striatum, une augmentation de la densité
de DAT est observée dans le CPF chez les femelles, associée à une tendance à la diminution
du taux de DA vésiculaire. Le test de la préférence de lieu ne révèle pas de trouble du
comportement de récompense. L’exposition prénatale au MPH induit quant à elle chez la
progéniture adulte des modifications neurobiochimiques des voies nigrostriée et
4 mésolimbique, caractérisées par une diminution du taux de DA vésiculaire dans le NAc, une
augmentation des RD2 au niveau du mésencéphale, ainsi que des RD1 dans le striatum.
Aucune modification du taux de DA vésiculaire n’est observée dans le CPF dans ce modèle.
Ces résultats montrent que l’exposition au MDMA ou au MPH au cours d’une fenêtre
de développement chez le rat qui correspond à la première moitié de la grossesse chez
l’Homme, induit des modifications neurobiochimiques à long terme des circuits
dopaminergiques. Cependant, alors que l’exposition prénatale au MDMA induit des
modifications de la voie mésocorticale, plus accentuées chez la progéniture femelle,
l’exposition prénatale au MPH a plutôt des conséquences sur les voies nigrostriée et
mésolimbique. Ainsi, cette étude souligne une vulnérabilité à long terme des fonctions
dopaminergiques sexe- et/ou structure- dépendante, à l’exposition prénatale au MDMA ou au
MPH.

Mots-clés : Autoradiographie ; BDNF ; Dopamine ; Exposition prénatale ;
Méthylènedioxyméthamphétamine (MDMA) ; Méthylphénidate (MPH) ; Microdialyse ;
Modèle animal ; Neurogénèse ; Préférence de lieu conditionnée à la cocaïne.
5Résumé en anglais

Methylenedioxymethamphetamine (MDMA) and methylphenidate (MPH) are
psychostimulants that act directly on monoaminergic systems. During development, these
systems have a key role in the growth and the functioning of neuronal circuitries. Thus,
prenatal exposure to MDMA and MPH could affect developmental processes and lead to
long-term consequences on central nervous system function. The objective of this work was
to characterise specifically the structural and functional integrity of dopaminergic systems in
adult rats prenatally exposed to these molecules.
Pregnant rats received subcutaneous daily injections of 10 mg/kg MDMA or MPH
th thbetween the 13 and 20 day of gestation. Structural investigations of dopaminergic neurons
were conducted separately in male and female progeny at adult age in both animal models.
They consisted of 1) the measurement of pharmacologically induced dopamine (DA) release
using in vivo microdialysis with a dual probe implantation in the prefrontal cortex (PFC) and
nucleus accumbens (NAc) ; 2) the quantification of dopamine transporters (DAT) and
vesicular monoamine transporters (VMAT2) densities and tyrosine hydroxylase (TH)
immunoreactivity in the nerve endings and cell bodies of dopaminergic neurons. In the
MDMA exposure model, studies of specific molecular aspects such as cell proliferation and
BDNF expression, and behavioural aspects such as evaluation of the rewarding effects of
cocaine in a conditioned place preference paradigm, were conducted in order to approach the
mechanisms and functional consequences of the dopaminergic alterations.
Prenatal MDMA exposure led to a reduction in the number of TH immunoreactive cell