Implication des systèmes endomorphinergiques dans la physiopathologie de la dépression et de l'anxiété

• Auteur / Autrice : Aurore Cravezic
• Direction : Marie Jean-Claude Do Rego
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie : neurosciences
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Daugé, Jean Costentin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles animaux

Antienzymes

Anxiété

Physiopathologie

Dépression

Endorphines

Résumé

Les traitements actuels contre la dépression et l'anxiété, ne permettent pas, malgré leur diversité, de répondre à toutes les attentes (délai d'action trop long, échec dans 1/3 des cas, nombreux effets secondaires (nausée, vomissement, symptômes de sevrage. . . )). Pour pallier ces effets, des travaux se sont intéressés à différentes voies thérapeutiques telle que la voie des neuropeptides, parmi laquelle les systèmes opioïdergiques ont été montrés pouvoir jouer un rôle dans les troubles anxio-dépressifs. Cependant, l'utilisation des opioïdes a été très largement limitée du fait des nombreux effets adverses qu'ils induisent (dépression respiratoire, tolérance, dépendance. . . ). La découverte de deux nouveaux peptides opioïdes endogènes, l'endomorphine-1 (EM-1 : Tyr-Pro-Trp-Phe-NH2) et l'endomorphine-2 (EM-2 : Tyr-Pro-Phe-Phe-NH2), spécifiques des récepteurs opioïdes mu, et qui sembleraient dépourvus de certains effets toxicomanogènes des morphinomimétiques, relance l'espoir de nouvelles possibilités thérapeutiques. En effet, ces deux neuropeptides ont été montrés induire des effets analgésiques, de type antidépresseur et de type anxiolytique mais qui sont de courte durée, probablement due à une dégradation enzymatique rapide de ces molécules. L'objectif de ce travail a été de tenter de contrer une déficience des transmissions endomorphinergiques, ou d'augmenter celles-ci, en inhibant leurs enzymes de dégradation. Pour ce faire nous avons développé et sélectionné, par des études de dégradation et de liaison sur les récepteurs opioïdes, des analogues des endomorphines (EMs), qui seraient dépourvus d'affinité pour les récepteurs opioïdes mu et qui présenteraient une bonne spécificité des enzymes de dégradation des EMs, et avons évalué leur pouvoir protecteur sur les effets antidépresseurs des EMs en fonction du temps, dans le test de la nage forcée. Par ailleurs, des travaux ont montré que le taux de certains peptides opioïdes était modifié chez les patients déprimés et anxieux, nous avons recherché une éventuelle déficience des EMs au cours de ces pathologies. Pour ce faire, nous avons mis au point des modèles animaux de dépression et d'anxiété, à partir desquels nous avons quantifié le taux d'EMs endogènes. Enfin, nous avons évalué l'effet d'un traitement chronique, chez des souris sélectionnées comme résignées, par un antidépresseur de référence (la fluoxétine), sur leur taux d'EMs endogènes. Les études de dégradation du peptide, de sa liaison aux récepteurs opioïdes et ses effets analgésiques (plaque chaude) nous ont permis de sélectionner deux analogues des EMs (EMDB-1 : Tyr-Pro-D-C1Phe-Phe-NH2 et EMDB-2 : Tyr-Pro-Ala-NH2), qui protégeraient à la fois l'EM-1 et l'EM-2 de la dégradation, qui ne se lieraient pas sur les récepteurs opioïdes et qui ainsi prolongeraient l'effet analgésique des EMs. Ces deux analogues prolongeraient également, jusqu'à 30 min, les effets de type antidépresseur induits par les EMs, qui ne durent que 10 et 15 min lorsqu'elles sont injectées seules. D'autre part, la quantification du taux d'EMs endogènes, chez les souris issues des deux modèles animaux, nous a permis de mettre en évidence un déficit du taux de ces deux neuropeptides chez les animaux « résignés » (la résignation étant une composante de la dépression) et chez les animaux « anxieux ». Nous avons aussi montré que le traitement chronique des souris « résignées » par de la Fluoxétine corrigerait la déficience du taux d'EMs endogènes observée chez ces animaux. L'ensemble de ces travaux montrent que les EMs pourraient constituer des marqueurs biologiques des troubles anxio-dépressifs, et que les analogues EMDB-1 et EMDB-2 pourraient être utilisés pour prolonger l'activité endogène des EMs, sans altérer leur libération naturelle par les cellules. Cette étude pourrait ouvrir la voie à de nouvelles perspectives expérimentales, basées sur une augmentation de la durée de vie ainsi que du taux des EMs endogènes, afin d'agir sur les syndromes dépressifs et anxieux, ce qui constituerait une innovation en matière thérapeutique.

Despite their diversity, current antidepressant and anxiolytic treatments are unable to meet the expectations due to a delayed onset of action, failure in 1/3 of cases and many side-effects, like nausea, vomiting, and withdrawal symptoms. In order to prevent these unwanted effects several studies were undertaken, focusing on different novel therapeutic approaches and targets, such as the neuropeptides and endogenous opioids. The opioidergic system and endogenous opioids were shown to play a crucial role in anxio-depressive disorders. However, the use of opioids is limited due to their various adverse effects (repiratory depression, tolerance, dependence. . . ). The discovery of two new endogenous opioid peptides, endomorphin-1 (EM-1: Tyr-Pro-Trp-Phe-N112) and endomorphin-2 (EM-2: Tyr-Pro-Phe-Phe-NI-12), with high specificity for mu-opioid receptors and apparently devoid of some morphinomimetic effects, renewed the interest in the neuropeptide-based therapeutic possibilities. Indeed, endomorphins (EMs) have been shown to induce potent analgesia, antidepressant-like and anxiolytic-like effects, which, however, are short-lasting, probably due to their rapid degradation by endogenous enzymes. The aim of the present study was to prevent a hypothetic EM deficiency or to increase EM levels by inhibiting their catabolism. For this purpose we developed and selected, based on the enzymatic degradation and receptor binding studies, a series of novel EM analogs with insignificant affinity for the mu-opioid receptors and good specificity for EM degrading enzymes. Then we evaluated their protective action on antidepressant-like effect of EMs in the forced swimming test. Moreover, since earlier studies showed that the level of some opioid peptides was modified in depressed and anxious patients, we investigated whether an EM deficiency can be observed in these pathologies. In this aim, we resorted to animal models of depression and anxiety and quantified the level of EMs in depressive and anxious mice. Finally, we evaluated the effect of a chronic treatment with a reference antidepressant, fluoxetine, on EM levels in depressive mice. Based on the results of the enzymatic degradation, receptor binding and nociceptive studies, we selected two EM analogs: EMDB-1 (Tyr-Pro-D-C1Phe-Phe-NH2) and EMDB-2 (Tyr-Pro-Ala-NH2), which protected both EM-1 and EM-2 against degradation, had any opioid receptor affinity and prolonged the EM-induced analgesic effect in mice. We found that EMDB-1 and EMDB-2 significantly increased the time of the antidepressant-like effect induced by EMs, up to 30 minutes, in opposite to 10 and 15 minutes observed when EMs was injected alone. The quantification of endogenous EM levels in mice selected as depressive and anxious evidenced a deficiency of both neuropeptide levels in « helpless » animals (helplessness being a component of the depression disease) and in « anxious » animals. We also showed that chronic treatment of « helpless » mice with fluoxetine corrected the endogenous EM deficiency observed in these animals. Taken together, our results showed that EMs could be used as biomarkers of the anxio-depressive disorder and that the analogs EMDB-1 and EMDB-2 could be used to prolong the action of endogenous EMs without altering their natural release by the cells. This study opens a new experimental perspective, which allows better understanding of depressive and anxious syndromes. Our study also suggests a new therapeutic approach, based on an increase of the level of endogenous EMs and EM half life, which may lead in near future to innovative treatments.