Academic literature on the topic 'Neurostéroïde'

Les neurostéroïdes constituent une famille de molécules synthétisées par le cerveau, représentée par les hormones stéroïdes elles-mêmes, mais également par certains de leurs précurseurs et métabolites. Ils ont des propriétés neuroactives en stimulant des voies de signalisation non génomiques, spécifiques des neurones. Trois types de neurostéroïdes ont été identifiés selon les voies qu’ils activent, à savoir (i) les neurostéroïdes inhibiteurs, (ii) les neurostéroïdes excitateurs et (iii) les neurostéroïdes microtubulaires. Les neurostéroïdes inhibiteurs activent les récepteurs ionotropiques GABA-A, tandis que les neurostéroïdes excitateurs inhibent les courants GABAergiques et stimulent la neurotransmission glutamatergique (soit directement en activant les récepteurs NMDA, soit indirectement via la stimulation des récepteurs sigma-1). Enfin, les neurostéroïdes microtubulaires sont capables de se lier aux protéines associées aux microtubules, comme MAP2, pour favoriser la croissance des microtubules, et in fine la plasticité neuronale. En regard de leurs actions pharmacologiques, certains neurostéroïdes ont fait l’objet d’études cliniques pour le traitement de maladies psychiatriques. C’est le cas de l’alloprégnanolone, le principal neurostéroïde inhibiteur, qui a montré une efficacité dans le traitement de la dépression du post-partum et de l’anxiété. Contrairement à leurs dérivés sulfatés qui n’ont jamais été testés en clinique, la DHEA (déhydroépiandrostérone) et la prégnénolone ont montré des effets antidépresseurs et antipsychotiques. Cependant, la surproduction éventuelle d’hormones provoquée par leur métabolisation a conduit à développer des dérivés de synthèse non métabolisables. C’est le cas du composé MAP4343, un dérivé de la prégnénolone, qui a montré des effets de type antidépresseur dans différents modèles animaux. Il fait actuellement l’objet d’un développement clinique pour le traitement de la dépression.

Les douleurs chroniques rebelles constituent un problème majeur de santé publique car elles sont résistantes aux analgésiques actuels et provoquent une souffrance persistante ainsi que des difficultés socio-économiques telles qu’une baisse de productivité et des dépenses élevées. La découverte de nouvelles molécules capables de traiter efficacement les douleurs rebelles est donc aujourd’hui une nécessité absolue pour la recherche biomédicale. Sont incluses dans la catégorie des douleurs rebelles, les douleurs neuropathiques qui sont liées à des lésions du système nerveux ou à des perturbations de l’équilibre fonctionnel des structures spinales et supraspinales contrôlant la nociception. Il est donc évident que les composés à découvrir pour la thérapie des douleurs neuropathiques devraient nécessairement être de puissants modulateurs de l’activité des neurones sensoriels spinaux et supraspinaux. Diverses pistes sont explorées parmi lesquelles les neurostéroïdes qui sont des modulateurs des récepteurs GABAA, NMDA et P2X intervenant dans la nociception. Les médias présentent souvent le neurostéroïde déhydroépiandrostérone (DHEA) comme étant une molécule miracle capable de réduire les déficits physiologiques liés au vieillissement. La DHEA est considérée comme un neuromodulateur endogène dont la biosynthèse diminue avec l’âge. Paradoxalement, les preuves scientifiques démontrant les effets bénéfiques de la DHEA sont rares. Contrairement aux humains, les concentrations plasmatiques de DHEA sont quasiment indétectables chez les rongeurs adultes puisque l’enzyme de synthèse de la DHEA, le cytochrome P450c17 (P450c17), est présente dans les glandes surrénales humaines mais n’est pas exprimée dans les surrénales de rongeurs. Par conséquent, même si l’administration de DHEA synthétique contrôle plusieurs processus neurophysiologiques chez les rongeurs adultes, le rôle de la DHEA comme neuromodulateur endogène n’est possible que si la DHEA est produite dans le système nerveux central. Pour obtenir des renseignements utiles sur la DHEA, notamment sur son rôle régulateur de processus importants tels que la nociception et la douleur, nous avons élaboré un projet permettant d’intégrer des données depuis les niveaux moléculaire et cellulaire jusqu’à l’échelle de l’organisme entier. Nous avons étudié chez le rat adulte l’éventualité de la biosynthèse de DHEA dans la moelle épinière (ME), une structure cruciale dans la nociception et la douleur. Nous avons ensuite déterminé les modifications intervenant dans l’expression du gène et de l’activité enzymatique du P450c17 dans la ME au cours du développement de la douleur chronique neuropathique induite par ligature lâche du nerf sciatique. Nos travaux ont été complétés par une évaluation comportementale des effets de la DHEA et du kétoconazole (un inhibiteur pharmacologique du P450c17) sur la sensibilité à la douleur. La PCR quantitative en temps réel après transcription inverse a révélé l’existence d’ARNm codant le P450c17 dans tous les segments de la ME. La présence de la protéine enzymatique a été mise en évidence dans la ME par Western Blot avec un anticorps dirigé contre le P450c17. Des études immunohistochimiques ont permis de localiser de nombreux neurones et cellules gliales P450c17-positifs dans la corne dorsale de la ME. Des expériences de pulse-chase combinées à l’analyse HPLC et à la détection en flux continu ont montré que les tranches de ME sont capables de convertir la [³H]prégnènolone en [³H]DHEA. Lorsque les rats sont soumis à une douleur neuropathique, les analyses moléculaires et biochimiques ont révélé une diminution de la biosynthèse de DHEA provoquée par la répression du gène et de l’activité du P450c17 dans la ME. Les études comportementales ont démontré que la DHEA induit une action bi-phasique sur la sensibilité à la douleur à savoir un effet pro-nociceptif à court terme et une action antalgique tardive liée à la conversion de la DHEA en métabolites androgéniques. L’effet propre de la DHEA semble effectivement être pro-nociceptif puisque le blocage in vivo de la synthèse de DHEA dans la ME par injection intrathécale de kétoconazole induit une analgésie chez les rats neuropathiques. Contrairement au kétoconazole, l’injection intrathécale de DHEA potentialise l’hyperalgie thermique et l’allodynie mécanique caractérisant la douleur neuropathique. Parallèlement au travail principal de thèse sur la DHEA, j’ai participé à un projet satellite sur les interactions entre la neurostéroïdogenèse spinale et les neurotransmetteurs impliqués dans la transmission des messages douloureux. Nos résultats montrent que la substance P, en agissant par les récepteurs neurokinine-1, diminue de façon dose-dépendante la biosynthèse du neurostéroïde alloprégnanolone (un puissant activateur des récepteurs GABAA) dans la corne dorsale de la ME. Compte tenu de la nature endogène des neurostéroïdes et de leur capacité à interagir avec l’ensemble des systèmes majeurs de la neurotransmission, nous espérons qu’à terme nos travaux ouvriront des perspectives sérieuses pour le développement de médicaments efficaces contre les douleurs rebelles
Stubborn chronic pain constitutes a major public health concern because this category of pain is refractory to the currently available analgesics and provokes persistent suffering in several thousands of patients with socio-economical problems such as substantial costs due to disability and decreased productivity. Therefore, development of novel therapeutic strategies against stubborn pain has become a real challenge for biomedical research. Included in the category of stubborn pain is neuropathic pain generated by lesions or injuries of the nervous system or by disturbances in the activity of spinal and supraspinal neural networks controlling nociception. Thus, it appears that the compounds to be characterized for the treatment of stubborn neuropathic pain must necessarily be capable of modulating the activity of spinal and supraspinal neuronal pathways. Various family of molecules are currently explored among which are neurosteroids that strongly modulates GABAA, NMDA and P2X receptors intervening in nociception and pain control. Since several years, the neurosteroid dehydroepiandrosterone (DHEA) is excessively advertised as a miraculous pill capable of reducing various physiological deficits associated with aging. DHEA is considered as an endogenous neuromodulator the synthesis of which strongly decreases with aging. Paradoxically, scientific proofs supporting beneficial effects of DHEA are rare. Unlike in humans, plasma concentrations of DHEA are undetectable in adult rodents concurrently with the fact that cytochrome P450c17 (P450c17), the key DHEA-synthesizing enzyme, is expressed by the adrenals in humans but not in rodents. Consequently, even though the administration of synthetic DHEA controls several processes in the central nervous system of adult rodents, the role of DHEA as endogenous neuromodulator remains possible only if DHEA is produced by nerve cells. To obtain fundamental and useful results on DHEA, particularly on its possible role in the regulation of important neurobiological processes such as nociception and pain, we developed a multidisciplinary project allowing integration of data from genomic, molecular and cellular levels to behavioral components of the whole individual. In a first step, we investigated the occurrence of DHEA biosynthesis in the adult rat spinal cord (SC), a crucial structure involved in nociceptive transmission and pain sensation. Afterwards, we identified changes occurring in P450c17 gene expression and enzymatic activity in the SC of rats submitted to chronic neuropathic pain provoked by sciatic nerve ligature. Our studies were completed with behavioral analysis allowing in vivo assessments of the effects of DHEA and ketoconazole (a pharmacological inhibitor of P450c17) on pain sensitivity. Quantitative real-time PCR after reverse transcription revealed P450c17 gene expression in all SC segments. Western blot analyses allowed identification of a specific P450c17 protein in the SC and immunohistochemical studies localised P450c17 in neurons and glial cells. Pulse-chase experiments combined with HPLC and continuous radioactive flow detection showed that SC slices converted [3H]pregnenolone into [3H]DHEA, a conversion markedly reduced by ketoconazole. When the animals were submitted to chronic neuropathic pain situation, molecular and biochemical analyses revealed a significant decrease of DHEA synthesis which resulted from the down-regulation of P450c17 gene expression and bioactivity in the SC. Behavioral investigations showed that DHEA induced a biphasic action on pain sensitivity: a short term pro-nociceptive effect followed by a late analgesic action due to DHEA conversion into androgenic metabolites. The proper action of DHEA seems effectively to be pro-nociceptive because in vivo blockade of DHEA biosynthesis in the SC by intrathecal injection of ketoconazole induced analgesia in neuropathic rats. Unlike ketoconazole, intrathecal administration of DHEA potentiated both thermal hyperalgesia and mechanical allodynia characterizing the neuropathic pain. In addition to the main PhD program on DHEA, I have also participated to a side-project aiming to investigate anatomic and functional interactions between spinal neurons secreting neurosteroids and classical neurotransmitters involved in painful message transmission. We demonstrated that substance P, acting through neurokinin-1 receptors, inhibits the production of the neurosteroid allopregnanolone (a potent stimulator of GABAA receptors) in the SC dorsal horn. Owing to the fact that neurosteroids are endogenous compounds capable of interacting with main systems of the central neurotransmission, we hope that our project, at full completion, may open new perspectives for the development of efficient therapeutic drugs against stubborn pain

La synthèse des stéroïdes-sulfates est catalysée par une hydroxystéroïde sulfotransférase (HST) qui transfère le radical sulfate du 3'-phosphoadénosine 5'-phosphosulfate (PAPS) sur les stéroïdes non conjugués. Nous avons tout d'abord établi par immunohistochimie la distribution de l'HST dans le système nerveux central (SNC) de la grenouille. Grâce à la technique de pulse-chase, nous avons démontré que le cerveau de grenouille est capable, en présence de paps marqué au 35s, de convertir la prégnènolone ( 5p) et la déhydroépiandrostérone (DHEA) respectivement en sulfates de 5P(delta5PS) et de DHEA (DHEAS). Des dosages radioimmunologiques réalisés sur des extraits tissulaires ont mis en évidence des taux élevés de DHEAS dans le SNC, suggérant la synthèse des neurostéroïdes-sulfates in vivo chez les amphibiens. L'aire préoptique antérieure et le noyau magnocellulaire dorsal, contenant des neurones à HST, sont riches en NPY, lequel est impliqué, comme la delta5PS et la DHEAS, dans le contrôle de l'anxiété et de la prise alimentaire. Une étude par double marquage en microscopie confocale à balayage laser a révélé que des fibres NPY ergiques passent au voisinage des corps cellulaires HST-positifs. Nous avons montré, par la technique de pulse-chase, que le NPY réduit de façon dose-dépendante la biosynthèse de delta5PS et de DHEAS dans l'hypothalamus. Par la suite, nous avons localisé par hybridation in situ les ARNm codant les récepteurs Y1 et Y5 dans l'aire préoptique antérieure et le noyau magnocellulaire dorsal. Par ailleurs, l'effet du NPY sur la formation de delta5PS et de DHEAS est mimé par des agonistes des récepteurs Y1 et bloqué par un antagoniste des récepteurs Y1. L'ensemble de ces travaux constitue la première cartographie de l'HST dans le SNC des vertébrés et révèle l'existence d'une synthèse de neurostéroïdes-sulfates chez les amphibiens. Nos résultats démontrent également que le NPY inhibe l'activité de l'HST dans le SNC des vertébrés en agissant sur ses récepteurs Y1.

Nous avons récemment démontré qu'une enzyme clé de la stéroïdogénèse, la 3-hydroxystéroïde deshydrogénase (3-HSD) est exprimée dans le diencéphale de la grenouille et nous avons montré que les explants hypothalamiques synthétisent plusieurs neurostéroïdes. Dans la présente étude, nous avons recherché les effets de deux endozépines, le TTN et l'ODN ainsi que les effets du GABA sur l'activité de la 3-HSD dans le cerveau. Des expériences de double marquage révèlent que les neurones hypothalamiques 3-HSD-positifs contiennent également les récepteurs des benzodiazépines de type périphérique (PBR) ainsi que les sous-unités α3, β2 et/ou β3 des récepteurs GABA A. Nous avons aussi observé que les cellules gliales ODN-immunoréactives jouxtent les neurones 3-HSD-positifs. L'incubation d'explants hypothalamique en présence du TTN induit une stimulation de la production de 17OH-delta5P, 17OH-P et d'un nouveau stéroïde. L'effet du TTN est mimé par le Ro5-4864, un agoniste des PBR, et réduit par le PK11195, un antagoniste des PBR. Nous avons ensuite observé que l'ODN, un ligand endogène des récepteurs des benzodiazépines de type central (CBR), stimule également la biosynthèse des neurostéroïdes. Les β-carbolines β-CCM et DMCM, deux agonistes inverses des CBR, miment l'effet de l'ODN, alors que le flumazénil, un antagoniste des CBR réduit significativement l'effet de l'ODN, du β-CCM et du DMCM. Enfin, le GABA induit une inhibition dose-dépendante de la formation des stéroïdes dans le cerveau. L'effet du GABA est mimé par le muscimol, un agoniste des récepteurs GABA A, et bloqué par la bicuculline et le SR95531, deux antagonistes des récepteurs GABA A. En revanche, le baclofène, un agoniste des récepteurs GABA B, n'a aucun effet sur la synthèse des neurostéroïdes. L'ensemble de ces données démontre pour la première fois que l'activité biologique de la 3β-HSD et du cytochrome P450 C17 dans le système nerveux central des vertébrés est régulée par les endozépines et le GABA via les PBR et les récepteurs GABA A.

En utilisant des anticorps dirigés respectivement contre la la 3β-hydroxystéroïde déshydrogénase (3β-HSD) et la 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase (17β-HSD) placentaires humaines nous avons montré la présence de ces enzymes dans le système nerveux central (SNC) de la grenouille. Les neurones à 3β-HSD sont localisés dans le diencéphale et la 17β-HSD est exprimée par des épendymocytes du télencéphale. Des quantités importantes de progestérone (P), 17-hydroxyprogestérone (17OH-P), testostérone (T) et dihydrotestostérone (5α-DHT) ont été mesurées dans le télencéphale et le diencéphale de grenouilles mâles et femelles en combinant l'analyse HPLC d'extraits tissulaires au dosage radioimmunologique. La castration des animaux mâles ne modifie pas les concentrations cérébrales de T et de 5α-DHT. La T a été formellement caractérisée dans le télencephale par HPLC et chromatographie en phase gazeuse couplée à une identification par spectrométrie de masse. Les explants d'hypothalamus convertissent la prégnènolone tritiée ([3h]Delta(5)P) en [3h]P et [3H]17OH-P, et la formation de ces deux métabolites est réduite significativement par le trilostane, un inhibiteur spécifique de la 3β-HSD L'incubation des explants de télencephale avec la [3h]Delta(5)P a révélé la synthèse de 15 métabolites tritiés dont 7 coéluent avec la P, la 17OH-P, l'androsténédione, la T, la 5α-DHT et l'oestrone ou l'oestradiol. Par ailleurs, nous avons démontré que de nombreux neurones hypothalamiques à 3β-HSD expriment également des récepteurs périphériques aux benzodiazépines (PBR) localisés à la fois dans le cytoplasme et au niveau de la membrane plasmique. L'incubation des explants d'hypothalamus avec la [3h]Delta(5)P en présence du triakontatétraneuropeptide (TTN) induit une stimulation dose-dépendante de la biosynthèse des neurostéroïdes. L'effet du TTN est mimé par le Ro5-4864 et inhibé par le PK11195 mais n'est pas modifié par le flumazénil. En conclusion, ce travail démontre pour la première fois la biosynthèse des neurostéroïdes dans le SNC des amphibiens. Nos résultats indiquent également que la production des stéroïdes dans les neurones hypothalamiques est activée par le TTN lequel agit probablement via des PBR situés au niveau de la membrane plasmique.

La déhydroépiandrostérone (DHEA) est produite dans le cerveau humain et métabolisée en 7[alpha]- et 7[bêta]-hydroxy-DHEA par le cytochrome P4507B1 (CYP7B1). Le taux de la DHEA chez l'homme diminue avec l'âge, et on considère donc qu'il existe une relation entre la DHEA et la neuroprotection. Cependant, le taux de la DHEA mesuré dans le cerveau de sujets atteints de la maladie d'Alzheimer est plus élevé que chez des contrôles du même âge. On sait aussi que la 7-hydroxylation est la voie principale du métabolisme de la DHEA dans le cerveau. Nous avons donc étudié les propriétés enzymatiques du CYP7B1 humain. Pour cela, nous avons utilisé le CYP7B1 humain recombinant et plusieurs 3[bêta]-hydroxystéroïdes marqués au 14C, dont la prégnénolone, la DHEA, l'épiandrostérone, le 5[alpha]-androstane-3[bêta], 17[bêta]-diol et l'estrone. Les métabolites ont été identifiés par la GC/MS. Les dérivés 7[alpha]-hydroxylés sont produits en quantité majoritaire, et les dérivés 7[bêta]-hydroxylés sont également produits en quantité minoritaire. Les KM de leurs productions sont identiques, la 7[bêta]-hydroxylation est une réaction accessoire de la 7[alpha]-hydroxylation. La 7[alpha]-hydroxylation de la DHEA est inhibée par l'estrone et l'estradiol (inhibition mixte) et par des peptides amyloïdes [bêta] (inhibition non-compétitive). Nous avons également mesuré et comparé les taux de la DHEA et ses dérivés (la DHEAS, la 7[alpha]-hydroxy-DHEA, la 7[bêta]-hydroxy-DHEA et la 16[alpha]-hydroxy-DHEA) dans le liquide céphalo-rachidien (LCR) de patients atteints de la maladie d'Alzheimer (MA) ou de la démence vasculaire (DV) et les contrôles du même âge. La DHEA est augmentée et la DHEAS est diminuée dans les deux pathologies. Les rapports de DHEA/7-hydroxy-DHEA, 7[bêta]-hydroxy-DHEA/DHEA et DHEAS/DHEA montrent une différence significative entre les deux pathologies et les contrôles. Nous avons également noté que le rapport 7[alpha]-hydroxy-DHEA/7[bêta]-hydroxy-DHEA est plus élevé chez les patients de MA et que chez les DV. Les résultats indiquent que la DHEA augmentée dans les cerveaux des patients n'est pas neuroprotective, et suggèrent que la sulfotransférase et l'enzyme responsable pour la 7-hydroxylation de la DHEA soient moins présentes chez les malades ou qu'elles soient formées par le polymorphisme en enzymes moins efficaces
Dehydroepiandrosterone (DHEA) is produced in the human brain and metabolised to 7[alpha]- and 7[bêta]-hydroxy-DHEA by the cytochrome P4507B1 (CYP7B1). Since the DHEA levels in humans decrease with aging, it was considered that a relation between DHEA and neuroprotection was possible. However, the DHEA levels were reported much higher in the brain of patients with Alzheimer's disease (AD) than in age matched controls. It is also known that the 7-hydroxylation of DHEA is the major metabolic route in the brain. We studied the enzymatic properties of the human CYP7B1. To that end, we used recombinant human CYP7B1 and several C-labelled 2[bêta]-hydroxysteroid substrates such as pregnenolone, DHEA, epiandrosterone, 5[alpha]-androstane-3[bêta], 17[bêta]-diol and estrone. The metabolites are identified by GC/MS. The major product was the 7[alpha]-hydroxy derivatives and the small amounts of the 7[bêta]-hydroxy derivative were also characterized. Identical Km for 7[alpha]- and 7[bêta]-hydroxylation indicated that 7[bêta]-hydroxylation was a minor side reaction catalysed by th enzyme. The DHEA 7[alpha]-hydroxylation was inhibited by estrone and estradiol (mixed type inhibition) and by the [bêta]-amyloid peptides (non-competitive inhibition). We have also measured and compared the levels of DHEA and its metabolites such as DHEAS, 7[alpha]-hydroxy-DHEA, 7[bêta]-hydroxy-DHEA and 16[alpha]-hydroxy-DHEA in the cerebrospinal fluid (CSF) of patients with AD, vascular dementia (VD) and the age matched controls. DHEA was increased and DHEAS was decreased in both diseased patients. The ratios of DHEA/7-hydroxy-DHEA, 7[bêta]-hydroxy-DHEA/DHEA and DHEAS/DHEA were significantly different between the patients and the controls. We also observed that the 7[alpha]-hydroxy-DHEA/7[bêta]-hydroxy-DHEA ratio differed significantly between the AD and the VD. Our results indicate that the increased DHEA in neurodegenerative diseases is not neuroprotective and suggest that the sulfotransferase and the enzyme responsible for the 7-hydroxylation of DHEA are either present in lower levels or transfered by polymorphism into less efficient enzymes

Le suicide en schizophrénie est 5 fois plus élevé que dans la population générale. Plusieurs évidences suggèrent que les comportements suicidaires en schizophrénie ne seraient pas reliés à une dysfonction du système sérotoninergique comme dans la population générale et la clozapine (clz) est le seul antipsychotique prouvé efficace. Il y a émergence que l’efficacité supérieure de la clz sur les tendances suicidaires en schizophrénie pourrait provenir de sa modulation des neurostéroïdes (NS). Notre laboratoire a récemment développé un modèle murin de comportements associés au suicide dans un contexte de schizophrénie (THMS), qui combine l’inflammation gestationnelle par le polyIC suivie de l’isolement social des souriceaux dès le sevrage, pour 4 semaines. Dans ce modèle, les souris présentent des comportements corrélés positivement avec le suicide (agressivité, anxiété, impulsivité) et que le lithium, une molécule anti-suicide reconnue comme efficace dans la population générale n’a aucun effet contrairement à la clz. Dans cette série d’expérimentations, nous voulions évaluer si l’effet bénéfique de la clz chez les souris THMS provient en partie de sa modulation des NS. La synthèse des NS fut bloquée partiellement par l’administration du finastéride, un inhibiteur de la 5α-réductase (5αR), permettant d’empêcher la conversion de la progestérone en allopregnanolone (alloP). L’inhibition du réflexe de sursaut par prépulse sonore (PPI), le comportement exploratoire (CE) et le résident intrus (RI) sont les tests utilisés pour évaluer les comportements suicidaires associés à la schizophrénie. (1) Les souris THMS ont un déficit du PPI en comparaison aux contrôles et la clz normalise ce paramètre. (2) Nous avons observé une augmentation de l’agressivité des souris THMS traitées au finastéride alors qu’il n’a aucun effet chez les souris contrôles. Nous n’avons pas observé un renversement de l’effet anti-agressif de la clz par le finastéride. (3) Finalement, un effet sédatif de la clz est observé sur les paramètres de locomotion et le finastéride bloque cet effet chez les souris THMS. Ces résultats suggèrent que l’effet sédatif de la clz pourrait être expliqué par la modulation des NS et suggèrent également que les comportements agressifs chez les souris THMS pourraient être engendrés par une diminution des concentrations de NS. Les analyses biologiques des sous-unités du récepteur GABAA et de la 5αR ne révèlent aucun changement entre les différents groupes. D’autres expériences seront requises pour comprendre les résultats de CE et de RI qui semblent contradictoires, mais nous démontrons pour la première fois dans un modèle qu’il est possible que la clz ait un effet par la modulation des NS.
Abstract : Suicide in schizophrenia is 5 times higher than in the general population. Compelling evidence now suggest that suicide in schizophrenia does not involve serotonin neurotransmission, at odds with general population. We recently described and characterized a murine Two-Hit Model of Suicide-related behavior in a schizophrenia-like context (THMS) (gestational inflammation followed by adolescent social isolation). In this model, clozapine normalized prepulse inhibition, aggressiveness, impulsivity and anxietylike behaviours in THMS mice. While the basis of clozapine superior effectiveness on suicidal behaviors in schizophrenic patients is not well understood, previous works has revealed that clozapine alters central neurosteroid (NS) levels, such as allopregnanolone. The present work was to evaluate if the effectiveness of clozapine for reducing the risk of recurrent suicidal behaviors is mediated through NS modulation. Finasteride, a 5α- reductase inhibitor was injected alone or before clozapine treatment in controls (ctl) and THMS mice. Prepulse inhibition (PPI), resident intruder test (RI) and exploratory behaviors (EB) were performed to assess the sensorimotor gating, aggressiveness/impulsivity and anxiety-like responses, respectively. Results showed that (1) PPI deficits in THMS mice are normalized by clozapine treatment (2) Finasteride administration to THMS mice elicited worsen aggressive behaviors in RI and clozapine eliminates these aggressive behaviors in THMS mice. However, finasteride did not reverse clozapine anti-aggressive effects. (3) Clozapine elicited sedation-like effect on locomotor activities in THMS mice, that was reversed by finasteride. These results suggest that the effects of clozapine on locomotor activity may be mediated following NS modulation and that the aggressive behaviors observed in THMS mice may be related to a down-regulation of NS. Analyzis of GABAA receptor subunits and 5αR subunits reveal no change between groups. Further experiments will be required to understand the seemingly contradictory results of CE and RI, but we demonstrate for the first time in a model that it is possible for clz to have an effect by NS modulation. Further research is needed to clarify if the antiaggressive effects of clozapine are mediated by NS modulation but we demonstrated for the first time in a sthat NS modulation is possible.

Le cerveau des poissons téléostéens adultes présente des propriétés uniques : (1) une intense activité neurogénique, (2) la persistance de progéniteurs neuronaux de type glial radiaire qui soutiennent la croissance continue du cerveau, (3) une intense activité aromatase due à la forte expression de l’enzyme de synthèse des œstrogènes, l’aromatase B (AroB), codée par le gène cyp19a1b, (4) une expression de l’AroB restreinte aux cellules gliales radiaires (CGR), et (5) une excellente capacité régénérative du cerveau. Au vu de ces particularités, nous avons suggéré que les stéroïdes, notamment les œstrogènes, pourraient moduler l’activité neurogénique des CGR. De ce fait, dans le cadre de cette thèse menée chez le poisson zèbre (Danio rerio), nous avons caractérisé les CGR AroB d’un point de vue électrophysiologique, mais aussi moléculaire, notamment lors de l’activité proliférative. Nous avons également montré que les CGR, sont une source de stéroïdes, et qu’elles expriment des récepteurs aux œstrogènes et à la progestérone. Finalement, nous avons montré que les œstrogènes modulaient les mécanismes neurogéniques en condition physiologique, mais ne semblaient pas avoir d’effet sur la prolifération lors des mécanismes de réparation cérébrale. L’ensemble de ce travail apporte des éléments nouveaux quant à la caractérisation des neurostéroïdes, de leurs cibles et de leurs possibles effets dans le cerveau des poissons qui, dans ce contexte, présente de nombreuses particularités
The brain of teleost fishes exhibits (1) an intense neurogenic activity, (2) the persistence of radial glial cell progenitors during adulthood, (3) a high aromatase activity due to the strong expression of the estrogen-synthesizing enzyme, aromatase B (AroB), (4) an AroB expression restricted to radial glial cell progenitors, and (5) an outstanding capability for brain repair. Given these features, we suggested that steroids, notably estrogens, could be involved in neurodevelopment by modulating the neurogenic activity of radial glial cells. In this PhD work realized in the zebrafish (Danio rerio), we first characterized the molecular and electrophysiological properties of AroB radial glial cells notably during the proliferative phase. Next, we showed that radial glial cells of adult fish are likely to produce a wide variety of steroids, many of which can in turn affect radial glial cells that express estrogens and progesterone receptors. Finally, we demonstrated that estrogens are involved in neurogenic mechanisms, under physiological conditions, but do not seem to modulate proliferation in injured brain conditions. Together, these data provide further information in the characterization of the adult fish brain, notably concerning the potential involvement of steroids in neurogenic processes

La transfection des cellules humaines SH-SY5Y par des protéines clés de la maladie d’Alzheimer telles que la protéine native hTau40, Tau mutée P301L ou APP provoque une perturbation de la biosynthèse des neurostéroïdes. HTau40 stimule fortement la neurostéroïdogenèse alors que Tau mutée P301L est dépourvue d’activité. Les peptides β-amyloïdes exercent une action dose- et séquence peptidique-dépendante sur la neurostéroïdogenèse. L’H2O2 induit une mort cellulaire en réprimant l’expression d’aromatase et la synthèse d’oestradiol (E2). Le prétraitement des SH-SY5Y avec l’E2 les protège contre la mort liée à l’H2O2. Dans le modèle de douleur neuropathique chez le rat, nous avons détecté une apoptose de cellules satellites gliales dans les ganglions rachidiens et une surproduction d’E2 dans les neurones voisins des cellules apoptotiques. Des perspectives intéressantes sont ouvertes pour le développement de stratégies neuroprotectrices basées sur l’exploitation des neurostéroïdes
Transfection of human neuroblastoma SH-SY5Y cells with Alzheimer’s disease key proteins including native hTau40, mutant Tau P301L or APP resulted in neurosteroid biosynthesis dysregulation. HTau40 strongly stimulated neurosteroidogenesis while Tau P301L was devoid of action. Amyloid-β peptides exerted a dose-and sequence-dependent effect on neurosteroidogenesis. H2O2 killed SH-SY5Y cells through inhibition of aromatase gene expression and estradiol (E2) synthesis. Pretreatment with E2 rescued SH-SY5Y cells from H2O2-induced death. Apoptotic satellite glial cells were evidenced in dorsal root ganglia of neuropathic pain rats. E2 production increased in sensory neurons surrounded by apoptotic satellite cells, suggesting that endogenous neurosteroids may control neurodegenerative events in dorsal root ganglia. Together, the data open interesting possibilities for the development of neurosteroid-based neuroprotective strategies

Les troubles dépressifs constituent un problème majeur de santé publique puisqu’ils affectent plus de 350 millions de personnes dans le monde. La plupart des médicaments antidépresseurs prescrits actuellement ciblent les systèmes monaminergiques centraux. Cependant, ces molécules ont un délai d’action de plusieurs semaines et produisent des effets secondaires substantiels, souvent responsable de l’arrêt du traitement. De plus, un pourcentage non négligeable de patients ne répond que partiellement ou négativement à ces traitements. C’est pourquoi le développement de nouvelles molécules antidépressives constitue un axe majeur de recherche en psychopharmacologie. Le 3β-methoxyprégnénolone (MAP4343), un neurostéroide de synthèse, constitue une nouvelle molécule dont l’efficacité antidépressive a été récemment établie dans un modèle d’isolement social chez le rat. Le mode d’action du MAP4343 serait différent de celui des antidépresseurs conventionnels, puisqu’il a été montré in vitro qu’il pouvait se lier à la protéine associée aux microtubules de type 2 (MAP2) pour ainsi modifier la fonction microtubulaire, ce qui, in fine, favoriserait la plasticité cérébrale.L’objectif de cette thèse est de consolider les preuves de l’efficacité antidépressive du MAP4343 et d’élucider les mécanismes d’action cellulaires associés à son effet pharmacologique. Pour cela, nous avons utilisé un modèle animal, de dépression à savoir le Toupaye de Belanger (toupaia belangeri) soumis au stress psychosocial chronique qui développe des troubles comportementaux, fonctionnels et hormonaux similaires à ceux observés chez les patients dépressifs.Chez le Toupaye, l’administration chronique de MAP4343 (50 mg/kg/jour ; per os) pendant quatre semaines permet d’inhiber la diminution de l’activité locomotrice et le comportement d’évitement induit par le stress. De plus, les altérations physiologiques comme la diminution du poids corporel, l’hyperthermie ou encore les troubles du sommeil sont enrayés par le traitement au MAP4343. Enfin, la molécule agit en inhibant partiellement l’hyperactivation de l’axe adreno-corticotrope. Les mesures dans l’hippocampe de l’expression des isoformes de l’α-tubuline, élément constitutif des microtubules, montrent une diminution de l’α-tubuline tyrosinée, une isoforme plus abondante dans des microtubules néoformés. Ce phénomène n’est pas renversé par le MAP4343. Cependant, le stress chronique induit une réduction de l’expression de la forme acétylée de l’α-tubuline, un phénomène qui serait plus tardif lors d’une altération de la fonction microtubulaire. De façon intéressante, le MAP4343 permet de prévenir cette baisse de l’acétylation. Ce travail de thèse démontre un effet antidépresseur robuste du MAP4343, confirmant ainsi une première étude réalisée auparavant chez le rat. Son efficacité peut se maintenir lors d’un traitement prolongé chez le Toupaye. Cette molécule constituerait ainsi une nouvelle classe d’antidépresseurs ayant comme cible potentielle le système microtubulaires. Des expériences complémentaires seront nécessaires afin de préciser le mode d’action du MAP4343 sur les fonctions neuronales
Depressive disorders affect more than 350 million people worlwide generating major public health. Most of the antidepressant drugs currently used target monaminergic systems. However, the onset of action of these drugs is delayed for several weeks and they produce important side effects responsible for the discontinuation of treatment. Furthermore, a large rate of patients responds poorly or not at all to this kind of treatment. Accordingly, the development of new antidepressant drugs constitutes a major axis of psychopharmacology research. 3ß-methoxypregnenolone (MAP4343) is a new synthetic neurosteroid whose antidepressant efficacy was recently established in a rat model of social isolation. The mechanism of action of MAP4343 is very likely different from that of conventional antidepressants, as it was shown in vitro that this compound can bind the type 2 microtubule associated protein (MAP2) and may promote in fine the neuronal plasticity. The objective of this thesis is to further demonstrate the antidepressant efficacy of MAP4343 and to elucidate the cellular mechanisms associated to its pharmacological effect. For this purpose, we used one animal models of depression: tree shrews (toupaia belangeri) subjected to a chronic psychosocial stress. Stressed tree shrews develop behavioral, functional and hormonal alterations similar to those observed in the depressive patients. Chronic administration (four weeks) of MAP4343 (50 mg / kg / day) inhibits both the decrease of locomotor activity and the avoidance behavior induced by chronic stress. Furthermore, physiological changes such as hyperthermia or sleep disorders are also reversed by MAP4343 treatment. Finally, the molecule acts by partially inhibiting the stress-induced hyper-activation of hypothalamo-pituitary-adrenal axis. The quantitative study of post-translational modifications of α-tubulin (a major component of microtubules) in the hippocampus shows a decrease of tyrosinated α-tubulin, a dynamic microtubules marker. This phenomenon is not reversed by MAP4343 treatment. However, chronic stress exposure decreases the expression of acetylated α-tubulin, a later phenomenon occurring during microtubular alteration. Interestingly, MAP4343 prevents this decrease. To conclude, this thesis demonstrates a strong antidepressant effect of MAP4343, reproducible in one relevant and translational animal model of depression, thus confirming a previous study realized in an isolated rat model. The efficacy of this compound is observed from the first day of treatment in the rat and persists during a prolonged treatment. This molecule belongs to a new class of antidepressants potentially targeting the microtubular system. Additional experiments will be necessary to well understand the mechanism of action of the MAP4343 on neuronal functions