Le rôle du récepteur des cannabinoïde de type 1 dans la consommation d'eau

Role of the type-1 cannabinoid receptor in the control of water intake

• Auteur / Autrice : Zhe Zhao
• Direction : Giovanni Marsicano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 09/12/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiopathologie de la plasticité neuronale (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Guillaume Ferreira
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giovanni Marsicano, Guillaume Ferreira, Carsten T. Wotjak, Manuel Guzman Pastor, Andreas Frick, Catherine Llorens-Cortes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carsten T. Wotjak, Manuel Guzman Pastor

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux neuronaux (physiologie)

Cerveau

Soif

Mots clés libres

Récepteur CB1

Soif

Apport hydrique

Cerveau

Type cellulaire

Cortex cingulaire antérieur

Cortex insulaire

Amygdale basolatérale

Circuit neuronal

CB1 receptors

Thirst

Water intake

Brain

Cell type

The anterior cingulate cortex

The insular cortex

The basolateral amygdala

Neural circuit

Résumé

L’apport hydrique est crucial pour le maintien homéostatique des fluides corporels et pour la survie de l’animal. Des processus cérébraux complexes déclenchent la soif, qui survient suite à une perte de volume sanguin (déshydratation extracellulaire) ou une augmentation de l’osmolalité sanguine (déshydratation intracellulaire), afin d’apporter de l’eau pour l’équilibre des fluides. Cependant, les mécanismes centraux favorisant la prise hydrique sont encore peu caractérisés. Les récepteurs aux cannabinoïdes de type 1 (CB1) sont exprimés de manière large et abondante dans le système nerveux central où ils modulent une variété de fonctions telles que la mémoire, l’anxiété et les comportements alimentaires. Cependant, le rôle des récepteurs CB1 dans le contrôle de l’apport hydrique est encore matière à débat du fait de résultats contradictoires d’expériences d’activation ou de blocage pharmacologique de ces récepteurs sur les comportements de consommation d’eau.Mon travail de thèse s’est concentré sur le rôle des récepteurs CB1 dans le contrôle de l’apport hydrique. Par l’utilisation d’approches génétiques, pharmacologiques, comportementales et de traçage neuronal, j’ai examiné l’implication des récepteurs CB1 dans le contrôle de l’apport hydrique induit par différentes conditions physiologiques de déshydratation extra- et intracellulaire. Les résultats montrent que la signalisation du récepteur CB1 est requise pour promouvoir l’apport hydrique. En particulier, la délétion globale du récepteur CB1 ne change pas l’osmolalité plasmatique ni la composition corporelle en eau, mais elle diminue l’apport hydrique induit par une privation d’eau, une administration systémique ou intracérébroventriculaire (ICV) de chlorure de sodium ou une injection ICV de l’hormone peptidergique angiotensine II. Dans le but de mieux décrire les mécanismes neuronaux de cette fonction, j’ai découvert que la présence des récepteurs CB1 dans les neurones glutamatergiques corticaux, en particulier ceux présents dans le cortex cingulaire antérieur (CCA) favorisent le comportement de consommation d’eau. En effet, les récepteurs CB1 sont exprimés abondamment dans les terminaisons axonales des neurones glutamatergiques du CCA projetant sur l’amygdale basolatérale (ABL) et une réexpression sélective des récepteurs CB1 dans ce circuit est suffisante pour garantir un comportement de consommation d’eau normal chez la souris. Dans l’ensemble, ces données révèlent que les récepteurs CB1 sont nécessaires pour promouvoir l’apport hydrique, et que leur présence dans le circuit CCA-ABL est suffisant pour le contrôle descendant des comportements de consommation d’eau.De plus, j’ai également montré que les récepteurs CB1 contrôlaient l’apport hydrique dans différentes conditions à d’autres niveaux comme au niveau du cortex insulaire, des cellules cholinergiques et des mitochondries.En résumé, mon travail de thèse a analysé le rôle des récepteurs CB1 dans des populations cellulaires / circuits neuronaux distincts dans le contrôle de l’apport hydrique. Ces résultats apportent de plus amples preuves permettant la compréhension des fonctions du système endocannabinoïde et de la régulation cérébrale de la soif.

Water intake is crucial for maintaining body fluid homeostasis and animals’ survival. Complex brain processes trigger thirst, which arises upon losing blood volume (i.e. extracellular dehydration) or increasing blood osmolality (i.e. intracellular dehydration), to replenish water for fluid balance. The brain plays a key role in modulating these processes, but the central mechanisms regulating water intake are not fully understood. Type-1 cannabinoid receptors (CB1) are widely and abundantly expressed in the central nervous system where they modulate a variety of functions, such as memory, anxiety and feeding behavior. However, the role of CB1 receptors in the control of water intake is still a matter of debate, since pharmacological activation or blockade of CB1 receptors produced contradictory results in drinking behavior experiments.My thesis work focuses on the role of CB1 receptors in the control of water intake. By using genetic, pharmacological, anatomical, imaging, and behavioral approaches, I examined the involvement of CB1 receptors in the control of water intake induced by different physiological conditions of extracellular or intracellular dehydration. The results showed that CB1 receptor signaling is required to promote water intake. In particular, global deletion of CB1 receptors does not change plasma osmolality and body water composition, but it decreases water intake induced by water deprivation, systemic or intracerebroventricular (ICV) administration of sodium chloride, or ICV injection of the peptide hormone angiotensin II. In the attempt to better detail the neuronal mechanisms of this function, I discovered that the presence of CB1 receptors in cortical glutamatergic neurons, particularly the ones located in the anterior cingulate cortex (ACC) glutamatergic neurons promote drinking behavior. CB1 receptors are abundantly expressed in axon terminal of ACC glutamatergic neurons projecting to the basolateral amygdala (BLA) and selective expression of CB1 receptors in this circuit is sufficient to guarantee proper drinking behavior in mice. Altogether, these data reveal that CB1 receptors are necessary to promote water intake, and that their presence in the ACC-BLA circuit is sufficient for the top-down control of drinking behavior.Furthermore, I also provided evidence that CB1 controls water intake in different conditions at other levels, e.g. insular cortex, cholinergic cells, and mitochondria.In summary, my thesis work analyzed the role of CB1 receptors in distinct cell populations/neuronal circuits for the control of water intake. These results will help further understanding the functions of the ECS and the brain regulation of thirst.