Intérêts des récepteurs 5-HT4 dans la pathologie Alzmeimer : étude préclinique comportementale et électrophysiologie sur tranche d'hippocampe de souris

Interest of 5-HT4 receptors in Alzheimer’s disease : behavioral and electrophysiological preclinical studies on mice

• Auteur / Autrice : Pierre Lecouflet
• Direction : Thomas Fréret, Pascale Schumann-Bard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 13/11/2018
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mobilités : Vieillissement, Pathologie, Santé (Caen ; 2017-....)
• Jury : Président / Présidente : Alice Guyon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Fréret, Pascale Schumann-Bard, Michel Vignes, Denis David, Géraldine Rauchs
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Vignes, Denis David

Mots clés

Mots clés contrôlés

Galantamine

GABA

Plasticité neuronale

Récepteurs 5-HT4

Modèles animaux

Alzheimer, Maladie d'

Mots clés libres

Plasticité synaptique

Système GABAergique

5-HT4 receptors

Alzheimer's disease

Synaptic plasticity

GABAergic system

Galantamine

Résumé

La Maladie d’Alzheimer (MA) est la première cause de démence au monde. Un fort coût de prise en charge, associé une faible efficacité des traitements actuels font de la découverte d’une thérapie efficace une priorité. Dans ce contexte les récepteurs sérotoninergiques de type 4 (5-HT4R) représentent une cible prometteuse. En effet, l’utilisation d’agonistes des 5-HT4R chez l’animal entraîne à la fois des effets pro-mnésiants et anti-amnésiants et une action sur la physiopathologie de cette maladie. Par ailleurs, l’aspect multifactoriel de la MA a conduit à faire émerger ces derniers années un consensus quant à la nécessité du développement de stratégie thérapeutique multi-cibles. Dans un premier temps, nous avons démontré l’intérêt de l’association d’un inhibiteur de l’acétylcholinestérase (IAChE) - l’un des rares médicaments disponibles, à un agoniste des 5-HT4R (RS67333) sur les performances de mémoire de travail et de référence chez la souris. Par la suite et afin de mieux comprendre les mécanismes mises en jeu dans les effets anti-amnésiant du RS67333, nous avons étudié les effets de la stimulation des 5-HT4R sur la plasticité synaptique mesurée au moyen d’une approche ex vivo au niveau de la région CA1 de l’hippocampe chez la souris saine NMRI. En effet, la plasticité synaptique, est un élément essentiel des processus d’apprentissage et de mémoire. Une première étude chez la souris saine a montré que la stimulation des 5-HT4R inhibait la potentialisation à long terme (LTP) induite par stimulation thêta-burst (TBS). Nos résultats suggèrent que l’inhibition de la LTP par l’agoniste est médiée par une modification de la neurotransmission GABAergique. La dernière partie de mes travaux a porté sur un modèle transgénique murins mimant certains des aspects de la MA (souris 5xFAD). Ainsi, si la stimulation des 5-HT4R conduisait à des résultats similaires en terme de transmission synaptique de base ou de plasticité à long-terme, elle modifie de façon importante la plasticité à court terme. L’ensemble de ces résultats obtenus ex vivo nécessiteraient d’être associé à des mesures in vivo, pour faire le lien entre les effets sur la plasticité synaptique et les performances de mémoire. Nos travaux montrent l’existence d’une association entre les 5-HT4R et la transmission GABAergique dans la modulation de la plasticité synaptique hippocampique de la région CA1. Plus généralement, ils renforcent l’intérêt de stratégies multi-cibles contenant notamment un agoniste des 5-HT4R.

Alzheimer’s disease (AD) is the first cause of dementia in the world. Due to its high cost of care combined with the lack of efficient treatment, the discovery of an effective therapy is a priority. In that regard, 5-HT4R are a promising target. Indeed, preclinical studies showed promnesic and anti-amnesic effect of 5-HT4R agonist as well as a disease-modifying effect on amyloid processing. Furthermore, given the multifactorial aspect of AD pathophysiology, there is a consensus concerning the necessity for multi-target therapy to treat effectively this disease. First, we confirmed the beneficial effect of a combined treatment with galantamine, an IAChE, and RS67333, a 5-HT4R agonist, on working and reference memory performances in a pharmacological model of scopolamine-induced amnesia. Then, for a better understanding of the mechanisms involved in 5-HT4R stimulation-induced increase in memory performances, we investigated the effects of such stimulation on CA1 area synaptic plasticity. Indeed, synaptic plasticity is a key component of learning and memory processes. Through ex-vivo electrophysiological recordings, we demonstrated that 5-HT4R activation impairs TBS-induced LTP in wild-type healthy mice. Further experiments suggested that such impairment involves a modulation of GABAergic neurotransmission. In addition, a third study on a transgenic model of AD (5xFAD mice) showed similar results. These results, obtained exclusively ex vivo, need to be associated with in vivo experiments to close the gap with behavioral experiments and allow an interpretation of memory performances through synaptic plasticity modifications. Our work shows the existence of an interplay between 5-HT4R and GABAergic transmission in the regulation of synaptic plasticity in hippocampal CA1 area. Furthermore, we strengthen the interest toward multi-target treatment involving 5-HT4R agonists in the field of AD.