L’administration chronique d’un Agoniste du récepteur 5-HT1A Soulage la dépression et l’Hypoalgésie induite par la dépression

Résumé

Des études antérieures ont montré que les patients déprimés ainsi que les modèles animaux de dépression présentent une sensibilité réduite aux stimuli de douleur évoqués, et il est indiqué que la sérotonine est impliquée dans l’hypoalgésie induite par la dépression. Le but de cette étude était d’étudier le rôle potentiel du récepteur 5-HT1A dans l’hypoalgésie induite par la dépression. L’administration aiguë ou chronique d’un agoniste du récepteur 5-HT1A, le 8-OH-DPAT, a été réalisée chez des rats à bulbectomie olfactive (OB) et opérés de manière fictive. Le comportement dépressif et les seuils de douleur ont été mesurés à l’aide d’un test en champ ouvert et d’un test de douleur thermique à la chaleur rayonnante, respectivement. Nous avons constaté que l’administration aiguë de 8-OH-DPAT augmentait l’activité locomotrice et les seuils de douleur chez les rats simulés, mais n’avait aucun effet sur les rats OB. En revanche, l’administration chronique de 8-OH-DPAT a réduit l’activité locomotrice et les seuils de douleur et les a rétablis à un niveau normal. Des seuils de douleur accrus ont également été observés chez les rats simulés après l’administration chronique. Ces résultats ont démontré que l’administration chronique de 8-OH-DPAT a inversé la diminution de la sensibilité à la douleur induite par la dépression chez le rat, suggérant que le récepteur 5-HT1A peut jouer un rôle dans l’hypoalgésie associée à la dépression.

1. Introduction

La dépression et la douleur sont toutes deux des maladies débilitantes qui entraînent d’énormes exigences pour les services médicaux et compromettent les qualités de vie des patients. En pratique clinique, des études ont montré qu’une proportion considérable de patients souffrant de troubles dépressifs souffrent de douleurs chroniques et vice versa, les patients souffrant de douleurs chroniques ont un risque accru de développer des troubles dépressifs. Contrairement à cette association clinique étroite entre la douleur et la dépression, les patients dépressifs présentent une sensibilité réduite au stimulus expérimental de la douleur. La recherche animale a également révélé que les seuils de douleur sont augmentés chez les rats ayant des comportements dépressifs.

Des études récentes ont indiqué un rôle potentiel de la sérotonine dans l’hypoalgésie induite par la dépression. On a longtemps pensé que la neurotransmission sérotoninergique était impliquée dans le traitement nociceptif ainsi que dans la physiopathologie de la dépression. En pratique clinique, les inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS) et les inhibiteurs de la recapture de la sérotonine-noradrénaline (IRSN) sont couramment utilisés pour traiter la douleur chronique. Des études cliniques ont montré que le traitement par privation de sommeil, qui pourrait augmenter la transmission sérotoninergique, inversait la sensibilité à la douleur vers l’hyperalgésie. Et six semaines de traitement par la duloxétine de l’IRSN ont réduit les seuils expérimentaux de douleur due à la chaleur à la normale chez les patients souffrant de dépression. Dans nos études précédentes, il a été constaté que les seuils nociceptifs thermiques chez les rats dépressifs approchaient du niveau normal après l’administration systémique de fluoxétine ISRS. Cependant, aucune étude jusqu’à présent n’a étudié d’autres mécanismes médiateurs de ces effets.

Le récepteur 5-HT1A est le sous-type de sérotonine le plus abondant exprimé dans le cerveau. Il est largement distribué dans des régions telles que le cortex préfrontal, le système limbique et l’hypothalamus qui reçoivent un apport sérotoninergique des noyaux du raphé. Il a été admis que le récepteur 5-HT1A joue un rôle prédominant dans la modulation de la douleur. Des études chez l’homme ont suggéré que la douleur chronique était associée à un faible récepteur 5-HT1A. De plus, des densités de récepteurs 5-HT1A plus faibles ont été observées chez des rats déprimés ainsi que chez des patients déprimés.

La présente étude a été conçue pour étudier le rôle potentiel du récepteur 5-HT1A dans l’hypoalgésie induite par la dépression en administrant l’agoniste du récepteur 5-HT1A 8-OH-DPAT chez le rat. Le rat bulbectomisé olfactif (OB) a été utilisé comme modèle animal de dépression. Nous avons émis l’hypothèse que l’administration chronique de 8-OH-DPAT pourrait soulager les comportements dépressifs ainsi que l’hypoalgésie induite par la dépression chez les rats OB.

2. Matériaux et méthodes

2.1. Animaux

Quatre-vingt-un rats Sprague Dawley mâles (poids à l’arrivée 200-220 g, Centre des animaux de Laboratoire de l’Académie des Sciences Médicales Militaires, Pékin, Chine) ont été utilisés dans cette étude et logés individuellement. De la nourriture et de l’eau étaient disponibles ad libitum. La colonie a été maintenue à C avec un cycle lumière-obscurité standard de 12 h (lumières allumées à 07h00). Les animaux ont été autorisés à s’habituer à l’environnement pendant 1 semaine avant les expériences et ont été manipulés quotidiennement par l’expérimentateur. Des mesures adéquates ont été prises pour minimiser la douleur ou l’inconfort. Les expériences ont été menées conformément au Guide de l’Institut National de la Santé pour le Soin et l’Utilisation des Animaux de laboratoire (Publications des NIH no 80-23) révisé en 1996. Le protocole de recherche a été approuvé par le Comité Institutionnel des Soins et de l’utilisation des Animaux de l’Académie chinoise des Sciences.

2.2. Conception expérimentale

Deux expériences ont été réalisées dans cette étude. Dans l’expérience 1, l’agoniste du récepteur 5-HT1A 8-OH-DPAT a été injecté par voie intrapéritonéale de manière aiguë 30 min avant le test en plein champ et le test de seuil de douleur thermique. Dans l’expérience 2, le 8-OH-DPAT a été administré par voie intrapéritonéale de manière chronique pendant 14 jours consécutifs avant les tests de comportement. Chaque rat a été assigné à participer à une seule expérience. Le protocole expérimental est représenté à la figure 1. Pour les deux expériences, les rats ont d’abord été testés en plein champ et dans la latence de retrait des pattes (PWL) à la chaleur rayonnante nocive. Ensuite, ils ont été divisés en deux groupes (groupe OB et groupe sham) et équilibrés en fonction de leurs seuils de locomotion en champ ouvert et de douleur thermique. Les rats du groupe OB et du groupe sham ont subi une bulbectomie olfactive bilatérale et une chirurgie fictive respectivement. Après une période de récupération de 2 semaines, un test en plein champ et un test de seuil de douleur ont été effectués à nouveau pour évaluer l’état dépressif et la sensibilité à la douleur des rats. Les deux groupes ont été divisés en deux sous-groupes: le groupe salin (c’est-à-dire OB / saline et sham / saline) et le groupe 8-OH-DPAT (c’est-à-dire OB / 8-OH-DPAT et sham /OB / 8-OH-DPAT), qui ont reçu une injection intrapéritonéale de solution saline et de 8-OH-DPAT respectivement.

Figure 1

Schéma du protocole expérimental. Les seuils initiaux d’activité en champ ouvert et de douleur thermique ont été mesurés initialement. Ensuite, les rats ont été divisés en deux groupes (groupes OB et simulacres, recevant une bulbectomie olfactive et une chirurgie fictive, resp.). Les deux groupes ont été divisés en deux sous-groupes pour une injection de solution saline ou de 8-OH-DPAT, administrée 30 min avant les tests comportementaux (administration aiguë) ou une fois par jour pendant 14 jours consécutifs (administration chronique).

2.3. Intervention chirurgicale pour Bulbectomie olfactive

Les animaux ont été anesthésiés avec du pentobarbital de sodium (0,5 mg / kg, i.p.) et fixés sur un appareil stéréotaxique (Stoelting, USA). Une incision sagittale de la ligne médiane a été pratiquée pour exposer le crâne. Deux trous de 2 mm de diamètre ont été percés séparément de 8 mm de rostre au bregma et de 2 mm de côté à la ligne médiane. Les bulbes olfactifs bilatéraux ont été aspirés des trous à l’aide d’une pompe à vide et la cavité a été remplie de mousse de gel (Coltene Whaledent, Suisse) pour contrôler le saignement. Un soin particulier a été pris pour éviter d’endommager le cortex frontal. De la poudre de pénicilline a été saupoudrée sur la plaie avant la fermeture. Les rats opérés de manière fictive ont été traités de la même manière, sauf qu’aucun tissu cérébral n’a été retiré. Le poids corporel de chaque rat a été mesuré la veille et quotidiennement pendant 14 jours après l’opération. À la fin de l’expérience, des animaux ont été disséqués pour vérifier si tous les bulbes olfactifs avaient été retirés. Sinon, les données seront rejetées en dernière analyse.

2.4. Tests comportementaux

2.4.1. Test en plein champ

Le test en plein champ a été réalisé sur une base noire circulaire en fer (180 cm de diamètre) et appliqué pour analyser les comportements locomoteurs des rats. Le mur entourant la base était constitué d’une tôle de fer de 50 cm de haut. L’éclairage était assuré par une ampoule de 40 W. Chaque animal a été testé en plein champ pendant 5 min. La distance parcourue pendant le test a été enregistrée par un système informatique Etho Vision (Noldus Information Technology, Wageningen, Pays-Bas). Dans l’intervalle entre chaque deux essais, l’appareil a été nettoyé avec de l’éthanol et de l’eau pour éliminer les indices olfactifs.

2.4.2. Test du seuil de douleur

L’appareil et le test de la douleur évoquée par la chaleur étaient les mêmes que ceux décrits par Wang et al. . En bref, les rats ont été placés dans une chambre en plexiglas sur un sol en verre, sous laquelle se trouvait l’appareil à chaleur rayonnante (lampe de projecteur de 100 W). Un faisceau de lumière à travers un trou (4 mm de diamètre) de l’appareil était focalisé sur la surface plantaire de la patte arrière gauche. La PWL a été définie comme la durée entre l’apparition de la lumière et la levée de la patte. L’intensité de la lumière a été ajustée, de sorte que la PWL de base était d’environ 7 s, avec un temps de coupure de 22 s pour éviter les dommages aux tissus. Un total de quatre essais ont été réalisés pour chaque rat avec un intervalle d’au moins 5 minutes. Les trois derniers essais ont été moyennés pour obtenir une latence moyenne comme seuil de la douleur thermique évoquée.

2.5. Médicaments

L’agoniste du récepteur 5-HT1A 8-OH-DPAT a été acheté chez Sigma-Aldrich (St. Louis, Missouri) et dissous dans une solution saline (NaCl à 0,9%) immédiatement avant l’application. Des sous-groupes distincts d’animaux bulbectomisés et non bulbectomisés ont été traités par des injections intrapéritonéales de 8-OH-DPAT (3 mg / kg) ou de solution saline (3 mg / kg). Dans l’expérience 1, un jour après l’établissement du modèle de dépression, le champ ouvert a été testé avec une solution saline ou du 8-OH-DPAT injecté 30 min auparavant. Trois jours après l’établissement du modèle de dépression, la latence de retrait des pattes a été testée avec une solution saline ou du 8-OH-DPAT injecté 30 min auparavant. Dans l’expérience 2, après l’établissement du modèle de dépression, une injection consécutive de solution saline ou de 8-OH-DPAT sur 14 jours une fois par jour a été effectuée selon les groupes. La latence de retrait des pattes en plein champ et de la chaleur rayonnante a été testée le 15ème jour.

2.6. Analyse statistique

GraphPad prism 5.0 a été utilisé pour analyser les données et générer des graphiques. Les données impliquant 2 facteurs ont été analysées avec une analyse bidirectionnelle de la variance (ANOVA) suivie d’un test post hoc de Bonferroni. Le test t de Student a été utilisé pour comparer les moyennes de deux groupes. Les données ont été présentées sous forme de moyennes ± SEM. La signification statistique a été fixée à.

3. Résultats

3.1. Résultats comportementaux du modèle de dépression OB

Comme le montre la figure 2 (a), le poids corporel de base des animaux ne différait pas entre les groupes OB et simulacres. Au cours des deux semaines d’observation suivantes, une réduction significative de la prise de poids a été observée chez les rats OB par rapport aux rats témoins (ANOVA bidirectionnelle, effet de groupe: (1, 1106) = 53.08, ; Bonferroni posttests, tous les jours) (Figure 2(a)). Après la chirurgie, les rats OB ont montré des comportements locomoteurs significativement plus élevés en champ ouvert que ceux des rats témoins (ANOVA bidirectionnelle, contre cm,) (Figure 2 (b)). Ces résultats indiquent que les rats OB ont présenté des comportements dépressifs et que le modèle animal de dépression a été établi avec succès.

(a)

(b)

( c)

(a)
(b)
(c)

Figure 2

Résultat comportemental du modèle OB pour la dépression et l’hypoalgésie induite par la dépression. a) Poids corporel. Une diminution significative du poids corporel a été observée dans le groupe OB par rapport au groupe témoin au cours de la période de 14 jours après l’opération (). b) Essai en plein champ. Un niveau d’activité locomotrice significativement plus élevé a été constaté chez les rats OB que chez les rats témoins (). c) Test de seuil de douleur thermique. La latence de retrait des pattes aux stimuli de chaleur rayonnante nocifs a été significativement prolongée chez les rats OB (). Les données sont présentées sous forme de moyenne ± SEM.***.

De plus, les animaux du groupe OB présentaient des PWL plus longues que le groupe témoin (ANOVA bidirectionnelle, versus s,) (Figure 2 (c)), suggérant que les rats dépressifs avaient des seuils de douleur plus élevés que les rats normaux. C’est-à-dire que les rats traités par OB ont développé une hypoalgésie à des stimuli thermiques nocifs.

3.2. Effets de l’administration aiguë d’Agoniste du récepteur 5-HT1A

Comme illustré à la figure 3, le traitement aigu à 8-OH-DPAT a augmenté de manière significative la distance parcourue en champ libre dans le groupe témoin (ANOVA bidirectionnelle, par rapport à cm,) mais n’a eu aucun effet sur les rats OB (Figure 3(a)). De plus, les rats opérés en simulacre présentaient des PWLs significativement plus longues après un traitement aigu à 8-OH-DPAT (ANOVA bidirectionnelle, par rapport à s) et les rats OB ne présentaient pas de différence significative (Figure 3(b)). Ces résultats suggèrent que l’administration aiguë de 8-OH-DPAT augmente l’activité locomotrice et a en soi un effet antinociceptif sur les rats normaux mais n’exerce pas d’influence sur les rats dépressifs.

(a)

(b)

(a)
(b)

3.3. Effets de l’administration chronique d’Agoniste du récepteur 5-HT1A

Comme le montre la Figure 4, le traitement chronique par 8-OH-DPAT n’a eu aucun effet sur les rats traités par simulacre, tout en réduisant significativement l’activité locomotrice chez les rats OB (ANOVA bidirectionnelle, versus cm,), contrairement à l’observation de l’administration aiguë (Figure 4(a)). Le test du seuil de douleur thermique a révélé des PWL significativement prolongées chez les rats opérés de manière factice après un traitement chronique à 8-OH-DPAT (ANOVA bidirectionnelle, versus s,), compatibles avec celui observé lors de l’administration aiguë. Cependant, après un traitement chronique à 8-OH-DPAT, les PWL chez les rats OB ont été significativement réduites (ANOVA bidirectionnelle, s versus s,) et rétablies à un niveau normal (OB / 8-OH-DPAT versus Sham / solution saline: ANOVA bidirectionnelle, versus s,) (Figure 4(b)). Ces résultats suggèrent que le traitement chronique par 8-OH-DPAT soulage le comportement dépressif et l’hypoalgésie induite par l’OB chez le rat.

(a)

(b)

(a)
(b)

4. Discussion

Dans la présente étude, nous avons étudié les effets de l’administration aiguë et chronique d’un agoniste des récepteurs 5-HT1A, le 8-OH-DPAT, sur le comportement en champ ouvert et les seuils de douleur évoqués thermiquement chez les rats traités par simulacre et OB. Les résultats ont montré que (1) l’administration aiguë de 8-OH-DPAT augmentait l’activité locomotrice et les seuils de douleur chez les rats fictifs mais n’avait aucun effet sur les rats OB; (2) en revanche, l’administration chronique de 8-OH-DPAT a réduit l’activité locomotrice et les seuils de douleur chez les rats OB et les a rétablis au niveau normal. Des seuils de douleur accrus ont également été observés chez les rats simulés après l’administration chronique. Ces résultats ont démontré que le récepteur 5-HT1A était impliqué dans la médiation du comportement dépressif ainsi que de l’hypoalgésie associée chez le rat.

Un dysfonctionnement sérotoninergique a été impliqué dans la physiopathologie sous-jacente de la dépression et de la douleur chronique. Des études antérieures ont indiqué que l’administration aiguë et chronique d’un agoniste des récepteurs 5-HT1A semble avoir des effets antinociceptifs et antidépressifs différents. Dans la présente étude, nous avons testé les effets de l’administration aiguë ou chronique, respectivement. De toute évidence, chez les rats OB, seule l’administration chronique de 8-OH-DPAT a démontré un effet antidépressif, représenté par une diminution de l’activité dans le test en champ ouvert et une réduction du seuil de douleur à la stimulation thermique nocive. Nous n’avons pas trouvé d’effet antidépressif de l’injection aiguë de 8-OH-DPAT sur les rats OB. Ces résultats concordent avec les études précédentes selon lesquelles le modèle OB est sensible presque exclusivement au traitement antidépresseur chronique, mais pas aigu. Il existe également des preuves que les densités des récepteurs 5-HT1A ont été fortement régulées chez les rats OB par rapport aux rats opérés de manière fictive. Ainsi, il est fort probable qu’une dose unique de 8-OH-DPAT ne soit pas suffisante pour produire un effet thérapeutique sur les rats de type dépressif.

Dans la présente étude, l’administration aiguë et chronique de 8-OH-DPAT a eu des effets antinociceptifs sur les rats fictifs, conformément aux études précédentes selon lesquelles l’administration systémique de 8-OH-DPAT a produit une analgésie lors du test de la plaque chauffante et du test de la douleur thermique à la queue. Une étude récente sur des souris knockout a démontré que les récepteurs 5-HT1A médient un contrôle inhibiteur endogène de la nociception évoquée par la chaleur. Les récepteurs 5-HT1A sont situés à la fois présynaptiquement dans les noyaux du raphé et postsynaptiquement dans des régions cérébrales discrètes, y compris le cortex, l’amydale et l’hippocampe. Des preuves ont confirmé que les récepteurs 5-HT1A pré et post-synaptiques sont impliqués dans l’action analgésique du 8-OH-DPAT.

De plus, nous avons observé une hypoalgésie réduite au niveau normal après administration chronique de 8-OH-DPAT chez des rats OB. Les médicaments sérotoninergiques sont couramment utilisés comme antidépresseurs dans la pratique clinique. Il a été démontré que les antidépresseurs améliorent les symptômes de dépression et de douleur de manière quelque peu indépendante chez les patients déprimés. Par exemple, environ 50% de l’amélioration de l’intensité de la douleur produite par la duloxétine était indépendante de l’amélioration de la dépression. Dans notre étude, les symptômes de dépression et d’hypoalgésie semblaient être uniformément influencés par la bulbectomie olfactive; ainsi, l’hypoalgésie réduite peut être attribuée au résultat indirect de l’effet antidépressif induit par le 8-OH-DPAT. Il a été démontré que la déficience de la fonction sérotoninergique est le principal agent pathogène de la maladie dépressive. Il a été rapporté que l’administration chronique d’agonistes 5-HT1A induisait une désensibilisation des récepteurs 5-HT1A présynaptiques dans les noyaux du raphé et augmentait ainsi la libération de 5-HT. De plus, une suractivité de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) a été trouvée chez des patients dépressifs. Il a été démontré que l’activation des récepteurs 5-HT1A normalise l’activité HPA et exerce ainsi un effet thérapeutique.

Un autre mécanisme possible sous-jacent à la restauration de la sensibilité à la douleur chez les rats OB après un traitement par 8-OH-DPAT peut être dû à l’inhibition de l’activité opioïde. Il a été démontré que la libération d’opioïdes provoquée par le stress inhibe la douleur chez les patients déprimés. Des études antérieures ont montré que l’agoniste des récepteurs 5-HT1A peut diminuer l’analgésie et la tolérance médiées par les opioïdes. Il a également été constaté que le 8-OH-DPAT pourrait inhiber la libération d’opioïdes endogènes provoquée par la stimulation électrique dans les tranches de moelle épinière du rat. Ainsi, l’administration chronique de 8-OH-DPAT pourrait restaurer l’hypoalgésie induite par la dépression en réduisant la libération d’opioïdes endogènes.

Chez des rats fictifs, nous avons constaté que l’administration aiguë de 8-OH-DPAT augmentait l’activité locomotrice. L’augmentation de la distance accordée à d’autres rapports selon lesquels l’administration aiguë d’agonistes 5-HT1A provoquait un syndrome sérotoninergique représenté par un comportement hyperactif, une posture corporelle plate et un piétinement de la patte avant. Il a été rapporté qu’une faible dose de 8-OH-DPAT (0,01–0,05 mg / kg) stimule préférentiellement les autorécepteurs 5-HT1A, tandis qu’une dose élevée (c’est-à-dire ≥0,2 mg / kg) pourrait activer les récepteurs postsynaptiques, qui augmentent la libération de 5-HT et produisent une hyperactivité. Ainsi, la dose relativement élevée utilisée dans cette étude peut expliquer l’hyperactivité des rats. Comme des études précédentes ont montré que des doses répétées de 8-OH-DPAT pouvaient réduire le syndrome sérotoninergique par désensibilisation des récepteurs 5-HT1A postsynaptiques, notre étude a confirmé les résultats antérieurs en montrant que l’administration chronique de 8-OH-DPAT n’entraînait pas de comportement hyperactif en plein champ chez des rats fictifs.

En résumé, nos résultats ont démontré que le récepteur 5-HT1A était impliqué dans le comportement dépressif et l’hypoalgésie induits par l’OB chez le rat. Néanmoins, notre étude présente plusieurs limites. (1) Une seule dose relativement élevée de 8-OH-DPAT (3 mg / kg) a été adoptée dans cette étude. Comme mentionné ci-dessus, différentes doses de 8-OH-DPAT peuvent exercer des effets différentiels. Ainsi, d’autres expériences impliquant diverses doses doivent être effectuées dans de futures études. (2) Seul le modèle de douleur évoquée par la chaleur radiante a été utilisé dans cette étude. Étant donné que la dépression peut causer des douleurs évoquées atténuées et des douleurs spontanées aggravées, davantage de modèles de douleur devraient être inclus pour révéler le rôle du récepteur 5-HT1A dans les comportements liés à la dépression.

5. Conclusion

En conclusion, notre étude a démontré que l’administration chronique de l’agoniste du récepteur 5-HT1A 8-OH-DPAT soulageait la dépression et l’hypoalgésie induite par la dépression, ce qui suggérait que le récepteur 5-HT1A pouvait jouer un rôle clé dans l’hypoalgésie induite par la dépression. Les études futures devraient être conçues pour étudier un mécanisme plus précis afin d’élaborer de meilleures stratégies pour le traitement de la dépression et de la douleur chronique.

Conflit d’intérêts

Les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflit d’intérêts concernant la publication de cet article.

Remerciements

Ce travail a été financé par une Subvention du NNSF (31271092) et une Subvention de Projet d’Innovation des Connaissances de l’Académie Chinoise des Sciences (KSCX2-EW-Q-18) à J.Y.W., et par des Subventions du NNSF (30970959, 61033011 et 31171067), des Subventions de Projet d’Innovation des Connaissances de l’Académie Chinoise des Sciences (YZ200944, KSCX2-YW-R-254, et KSCX2-EW-J-8), et une subvention du NIH Fogarty International Center (R03 TW008038) à F.L. Cette recherche a également été soutenue par le Laboratoire Clé de la Santé Mentale à l’Institut de Psychologie, Académie Chinoise des Sciences, Chine. Les auteurs ne déclarent aucun intérêt financier concurrent.