Marqueurs moléculaires de l'escalade de consommation d'héroïne et de la rechute sous un traitement de substitution, la méthadone

Molecular markers of heroin escalation and relapse on methadone substitution therapy

• Auteur / Autrice : Loïc Clémenceau
• Direction : Nicolas Marie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 13/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Toxicité environnementale, cibles thérapeutiques, signalisation cellulaire (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Florence Vorspan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Katia Befort, Mickaël Naassila

Mots clés

Mots clés contrôlés

Syndrome de sevrage

Toxicomanie

Séquençage de l'ARN

Plasticité neuronale

Marqueurs biologiques

Récidive (médecine)

Traitement de substitution

Traitement par la méthadone

Héroïnomanie

Héroïne

Sondes moléculaires

Mots clés libres

Addiction

Rechute

Héroïne

Méthadone

Biomarqueurs

Neuroplasticité

RNAseq

Sez6

Addiction

Relapse

Heroin

Methadone

Biomarkers

Neuroplasticity

RNAseq

Sez6

Résumé

L'addiction aux drogues (comme par exemple les opiacés) est considérée comme une pathologie chronique et récidivante caractérisée par une recherche et une consommation compulsive de substances en dépit de conséquences néfastes associées. L'héroïne est un opiacé illicite assez répandu avec des effets physiques et psychiques importants comme un effet antalgique central, une euphorie et un sentiment d'apaisement et de bien-être. L'arrêt brutal de sa consommation entraine un syndrome de sevrage qui nécessite une prise en charge médicamenteuse à l'aide de traitements de substitution aux opiacés comme la méthadone ou la buprénorphine. Si leur utilisation a permis d'améliorer grandement la prise en charge de patients dépendant aux opiacés, les épisodes de rechute restent toutefois fréquents. En utilisant un modèle d'auto-administration d'héroïne chez le rat, j'ai travaillé à identifier des facteurs associés à l'escalade de consommation (une des caractéristiques de l'addiction) d'héroïne et à la réponse à la méthadone. Dans la première partie de ce travail, nous sommes partis de résultats précédemment acquis au laboratoire qui avaient identifié un microARN (petit ARN non codant régulant l'expression des gènes), le miR-3594-5p comme spécifiquement augmenté dans l'escalade de consommation d'héroïne. Ce miR-3594-5p avait été prédit comme régulant l'ARNm d'une protéine transmembranaire, Sez6 et confirmé par des mesures de l'expression du gène dans le striatum dorsal (diminution de l'ARNm chez des animaux ayant subi une escalade de consommation d'héroïne). Au cours de ce travail, nous avons démontré que le miR-3594-5p pouvait réguler directement l'expression de l'ARNm de Sez6 en se fixant sur des séquences localisées la région 5' non traduite de l'ARNm de Sez6. Grâce à des études de western-blot, nous avons montré que Sez6 était sous-exprimé uniquement dans le striatum dorsal de rats ayant subi une escalade de consommation d'héroïne. Afin de déterminer si Sez6 pouvait servir de biomarqueur de l'escalade de consommation d'héroïne, nous avons recherché son expression au niveau périphérique mais malheureusement sans succès. Des expériences sont actuellement en cours pour déterminer une possible relation causale entre la variation d'expression de Sez6 et l'escalade de consommation d'héroïne grâce à l'injection d'ARN interférant (diminuer l'expression de cette protéine) dans le striatum dorsal de rats consommant de l'héroïne. Dans une seconde partie du travail, nous avons étudié l'effet de la méthadone sur le « craving » (envie irrépressible de consommer) d'héroïne chez des animaux ayant développé une escalade de consommation à cet opiacé. Après une escalade de consommation d'héroïne, nous avons mis les rats en sevrage d'héroïne dans leur cage d'habitation et les avons substitués à la méthadone (délivrée grâce à une pompe osmotique permettant une délivrance continue). Après 8 ou 22 jours de sevrage, les rats ont été remis dans le contexte associé à la prise d'héroïne et nous avons mesuré le nombre d'appuis sur le levier associé à l'héroïne (mesure du « craving »). A la suite de cette réinstallation, nous avons séquencé et mesuré l'expression des ARNm exprimés dans le striatum dorsal, sans a priori, afin de déterminer des variations dans le transcriptôme associées à la réponse à la méthadone. Les premiers résultats semblent indiquer des variations de réponses importantes chez les animaux non traités à la méthadone et encore plus importantes chez les animaux substitués à la méthadone. Les analyses du transcriptome de ces animaux sont en cours pour identifier les facteurs associés à cette variation de réponse.

Addiction to drugs (including opiates) is considered as a chronic and relapsing disorder characterized by compulsive seeking and consumption of substances despite associated harmful consequences. Heroin is a widely used illicit opiate with significant physical and psychological effects, such as central analgesic effects, euphoria and a feeling of calmness and well-being. Abrupt cessation of heroin use leads to withdrawal syndrome, which requires medical management through opioid substitution treatments such as methadone or buprenorphine. While their use has greatly improved the care of opioid-dependent patients, relapses remain frequent. Using a rat model of heroin self-administration, I worked on identifying factors associated with heroin consumption escalation (a characteristic of addiction) and the response to methadone. In the first part of this work, we built upon previously acquired laboratory results that identified a microRNA (small non-coding RNA regulating gene expression), miR-3594-5p, as specifically increased in heroin consumption escalation. This miR-3594-5p had been predicted to regulate the mRNA of a transmembrane protein, Sez6, and its regulation was confirmed by measuring gene expression in the dorsal striatum (mRNA decrease in animals experiencing heroin consumption escalation). During this study, we demonstrated that miR-3594-5p could directly regulate the expression of Sez6 mRNA by binding to specific sequences located in the 5' untranslated region of Sez6 mRNA. Through western blot studies, we showed that Sez6 was underexpressed only in the dorsal striatum of rats experiencing heroin consumption escalation. To determine if Sez6 could serve as a biomarker for heroin consumption escalation, we searched for its expression in peripheral tissues but unfortunately without success. Experiments are currently underway to determine a possible causal relationship between Sez6 expression variation and heroin consumption escalation through the injection of interfering RNA (to reduce the expression of this protein) into the dorsal striatum of heroin-consuming rats. In the second part of the study, we investigated the effect of methadone on heroin craving in animals that had developed heroin consumption escalation. After a period of heroin consumption escalation, we subjected the rats to heroin withdrawal in their home cages. During this period, they were substituted with methadone delivered with an osmotic pump for continuous delivery. After 8 or 22 days of withdrawal, the rats were reintroduced to the context associated with heroin intake, and we measured the lever presses associated with heroin (a measure of craving). Following this re-exposure, we sequenced and measured the expression of mRNAs in the dorsal striatum, without a priori, to determine variations in the transcriptome associated with the response to methadone. The preliminary results indicate significant response variations in untreated animals and even more pronounced variations in animals substituted with methadone. Transcriptome analyses of these animals are ongoing to identify factors associated with this response variation.