Rôle des filets périneuronaux dans la ré-activation des mémoires traumatiques associées au stress précoce chez la souris

L’exposition précoce à des traumas, incluant la maltraitance infantile (négligence, abus sexuel, physique ou psychologique), est indiscutablement un des plus importants facteurs prédicteurs de pathologies psychiatriques à l’adolescence et à l’âge adulte, notamment de la dépression et du suicide. Les études d’imagerie montrent de façon systématique que les expériences de maltraitance infantile modifient les trajectoires de développement et la connectivité de régions cérébrales impliquées dans les mémoires aversives. Les substrats neurobiologiques de ces altérations sont cependant particulièrement inexplorés. Notre hypothèse est les memoires traumatiques associées au stress precoce sont consolidés et deviennent persistantes jusqu’à l’age adulte grace a la formation de la matrice extracellulaire, en particulier les filets perineuronaux (PNNs), qui se developpent autour de certains neurones pendant l’enfance et l’adolescence. Indirectement les PNNs participeraient ainsi à la survenue de troubles liés au stress, dont la dépression et le syndrome de stress post-traumatique. Pour tester cette hypothèse, nous utiliserons un modele animal de stress précoce chez la souris, la défaite sociale juvénile (DSj), basé sur un évenement traumatique pendant la periode juvénile (aggression physique). Nos objectifs sont de : – Cartographier les neurones qui participent à la mémoire du trauma – Tester si la manipulation de ces neurones est suffisante pour rappeler la mémoire du trauma – Tester comment ce modele de stress précoce affecte le développement des PNNs. – Tester si les la suppression des PNNs modifie l’activité des neurones qui participent au souvenir du trauma – Tester si une approche non-invasive de neurostimulation, en particulier la stimulation magnétique transcranienne (rTMS), au potentiel clinique bien établi dans le traitement des pathologies liées au stress tel que le stress post-traumatique et la dépression, modifie la formation des PNNs et perturbe le rappel de la mémoire du trauma.

L’adversité précoce est le plus grand prédicteur des troubles mentaux, en particulier de l’anxieté, du trouble de stress post-traumatique et de la dépression. Ces troubles sont les maladies mentales les plus rependues et la première cause d’invalidité dans le monde. En permettant une meilleure compréhension des substrats neurobiologiques des effets à long terme du stress précoce, ce projet s’inscrit donc dans une démarche nécessaire pour établir de nouvelles pistes thérapeutiques afin de soigner ces maladies. Ce projet vise en outre à étudier le rôle des PNNs dans la consolidation des traces mnésiques, à travers une démarche expérimentale innovante, il s’aligne donc parfaitement avec les enjeux et défis actuels en neurosciences fondamentales, avec pour bénéfice une meilleure compréhension du fonctionnement du cerveau au niveau cellulaire. Finalement, si la stimulation cérébrale non-invasive a des potentiels thérapeutiques bien établis en clinique pour les pathologies liées au stress, en particulier le trouble de stress post-traumatique et la dépression, les bases neurobiologiques de cette action thérapeutique est actuellement inconnue. En caractérisant mieux comment la rTMS modifie les traces mnésiques du trauma et la plasticité cérébrale à travers le remodelage des PNNs, cette étude permettra donc de mieux comprendre le potentiel de cette approche.

Procédure 1 : sélection de souris de la souche agressives (200 souris de la souche expérimentale non OGM, 300 souris de la souche agressive) Des souris de la souche expérimentale subissent 3 sessions de 5 minutes (1 session par jour) où elles sont potentiellement agressées physiquement par des souris agressives afin de sélectionner des agressives. Procédure 2 : optimisation du dosage du tamoxifène (84 souris de la lignée expérimentale OGM) 1) Agression physique unique de souris expérimentale OGM par une souris agressive pendant 10 minutes 2) Injection intra péritonéale de Tamoxifène sur les souris expérimentale OGM (2 secondes par animal) 3) Agression physique unique de souris expérimentale OGM par une souris agressive (10 minutes) Procédure 3 : visualisation des neurones participant à la mémoire de la défaite sociale juvénile (544 souris de la lignée expérimentale OGM) 1) Exposition à la défaite sociale juvénile 2) Injection intra péritonéale de Tamoxifène 3) Tests de comportement (interaction sociale, hypophagie induite par la nouveauté, open-field, labyrinthe en croix surélevé, test de préférence au sucrose, test de nage forcée, boîte claire obscure. Procédure 4 : Rôle des filets périneuronaux dans le rappel du trauma (344 souris de la lignée expérimentale OGM) 1) Exposition à la défaite sociale juvénile 2) Injection intra péritonéale de Tamoxifène 3) Injection unique intra-cérébrale de chondroïtinase ou de solution saline par chirurgie stéréotaxique sous anesthésie gazeuse (durée de 2 heures par animal) 3) Tests de comportement Procédure 5 : effet de l’inhibition des neurones activés pendant la défaite sociale juvénile sur le rappel du trauma (216 souris de la lignée expérimentale OGM) 1) Exposition à la défaite sociale juvénile 2) Injection intra péritonéale de Tamoxifène 3) Implantation de fibres optiques par chirurgie stéréotaxique sous anesthésie gazeuse (durée de 2 heures par animal) 3) Tests de comportement combinés à stimulation lumineuse Procédure 6 : Effet de la Stimulation Magnétique Transcrânienne répétitive (rTMS) sur les traces mnésiques du trauma visualisées par photométrie (216 souris de la lignée expérimentale OGM) 1) Exposition à la défaite sociale juvénile 2) Injection intra péritonéale de Tamoxifène 3) Implantation de fibres optiques 4) protocole de rTMS sous anesthésie gazeuse (durée 10mn, 5 jours consécutifs) 3) Tests de comportement combinés à stimulation lumineuse

Les effets indésirables des différentes approches utilisées sont décrits ci-dessous : – Modèle de défaite sociale juvénile : Le modèle étant base sur des agressions physiques répétées, il induira de la douleur physique. Il induira également de la douleur psychique, un état de stress aigu pendant la procédure mais aussi durable, en induisant un phénotype anxio-depressif chez les souris exposées au modèle. Cette douleur psychique est la base du modèle, l’objectif étant d’étudier les substrats neurobiologiques des changements comportementaux induits par ce stress. – Injection IP de 4-OHT : La procédure peut avoir une conséquence négative sur le bien-être animal et induire une douleur aigue. -Tests de comportement : Basés sur des mesures quantitatives ou qualitatives d’exploration dans des dispositifs nouveaux et donc possiblement anxiogènes, les tests utilises peuvent induire un stress léger chez les animaux. – Injections intra-cérébrale et implantation de fibres optiques : La chirurgie stéréotaxique est susceptible d’induire douleurs physiques et inconfort chez l’animal, avec perte potentielle de poids et mobilité réduite dans les 2 jours qui suivent la procédure (pour l’implantation de la fibre optique, l’injection seule étant bien tolérée).

Les animaux expérimentaux seront euthanasiés à l’issue des tests comportementaux en vue d’une perfusion transcardiaque permettant d’effectuer des procédures d’immunohistochimie après prélèvement des cerveaux. Les agresseurs, du fait de leurs caractéristiques agressives, seront euthanasiés étant donné l’impossibilité de réutiliser ces animaux ou de les faire adopter.

Les similarités entre la neurobiologie humaine et celle de la souris, ainsi que l’expérience du laboratoire dans l’évaluation comportementale des rongeurs, et finalement la possibilité d’utiliser des animaux transgéniques permettant l’utilisation d’outils de neurosciences intégratives font de la souris le modèle animal le plus pertinent. Les souris expérimentales sont utilisées le lendemain du sevrage, a P21, a un stade juvénile, et les expérimentations continuent jusqu’à l’âge adulte. Les souris CD1 servant d’agresseurs dans le modèle de DSj sont d’anciens reproducteurs adultes. Les souris C57BL/6 utilisées comme sentinelles pour tester l’agressivité des CD1 sont utilisées à un stade juvénile (P21).