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L‘hippocampe (HP) peut être divisé en sous-régions distinctes. L’hippocampe dorsal (HPd) est important pour la mémoire spatiale et la navigation, alors que l’hippocampe ventral (HPv) est surtout impliqué dans l’anxiété. Le rythme thêta (5-12Hz) est un des rythmes de l’HP, présent durant l’exploration et le sommeil paradoxal. Il est impliqué dans l’apprentissage, la mémoire et l’anxiété. Le rythme thêta de l'HP est modulé par de nombreuses structures, dont les neurones sérotoninergiques (5-HT) du raphé, un noyau contenant plusieurs populations neuronales et avec de vastes projections. Plusieurs études pharmacologiques et de lésions démontrent un effet désynchronisateur du RM sur le rythme thêta. Les études pharmacologiques et de lésions ont le désavantage d’être peu précises temporellement, et peuvent permettre des mécanismes de compensation ou l’altération des circuits. Le rôle précis des neurones 5-HT dans la modulation du rythme thêta reste donc à établir. L’hypothèse de mon travail de maîtrise est que les neurones 5-HT du RM affectent les propriétés des rythmes de l’HP. Nous avons combiné des enregistrements de potentiel de champ local dans l’HPv et l’HPd, avec l’activation des neurones 5-HT du RM par optogénétique. Cette activation a été faite lors du sommeil lent, du sommeil paradoxal, ainsi que lors de l’exposition à un environnement nouveau. Dans un second temps, pour tenter d’établir le rôle spécifique des neurones 5-HT envoyant des projections directes à l’HP dans la modulation de l’activité hippocampique, nous avons isolé la voie 5-HT raphé-HP et l’avons activé par optogénétique pendant le sommeil lent et paradoxal. Nous démontrons que l’activation des neurones 5-HT du RM diminue la fréquence des rythmes de l’HP pendant le sommeil lent, paradoxal, et pendant l’immobilité dans un environnement nouveau. Nous observons lors de l’activation pendant le sommeil lent une augmentation dans l’HPd de la puissance, une mesure reflétant l’amplitude des oscillations, et une diminution dans l’HPv. L’activation des neurones 5-HT projetant à l’HP donne des résultats préliminaires similaires. Nos données démontrent une modulation des rythmes de l’HP par les neurones 5-HT du raphé., The hippocampus can be divided into two distinct subregions. The dorsal hippocampus is important for spatial memory and navigation, where the ventral hippocampus is implicated in anxiety. Theta rhythms (6-12Hz) are one of many hippocampal rhythms and are present during exploration and rapid eye movement (REM) sleep. They have been implicated in learning, memory and anxiety. Hippocampal theta rhythms are modulated by many structures, including the serotonergic (5-HT) neurons of the raphe, a nuclei with multiple neuronal population and vast projections. Many lesions or pharmacological studies have shown the median raphe to have a desynchronizing effect on theta rhythms. However, lesion and pharmacological studies have poor temporal precision, and the sustained activation can create compensatory mechanisms or circuits alterations. The precise role of 5-HT neurons in theta rhythm modulation remains to be established. My master’s hypothesis was that serotonergic median raphe neurons alter hippocampal rhythms properties. We combined electrophysiological recordings of the dorsal and ventral hippocampus local field potential with optogenetic stimulation of serotonergic median raphe neurons. This activation was done during slow wave sleep, REM sleep and during the exploration of a novel environment. In a second phase, to establish the role of 5-HT neurons directly projecting to the HP in hippocampal rhythm modulation, we isolated the 5-HT raphe-HP pathway and used optogenetic activations during REM and slow wave sleep. We demonstrated that 5-HT median raphe neurons activation decreases hippocampal rhythm frequency during slow wave sleep, REM sleep, and during immobility in a novel arena. We also observed that 5-HT median raphe neurons activation caused an increase in power, a mesure of rhythm amplitude, in the dorsal hippocampus, and a decrease in power in the ventral hippocampus. The activation of 5-HT neurons projecting to the hippocampus had similar preliminary results. We therefore demonstrated the modulation of hippocampal rhythms by the serotonergic neurons of the median raphe.

Numerous studies have focused on identifying novel probiotic-based treatment options for immune homeostasis maintenance and favorable modulation of the gut microbiota which acts as a key regulator of the gut-brain axis. Recently, probiotics interventions are gaining interest as effective approaches to treat neuropsychiatric disorders through the gut-brain axis. However, there is limiting knowledge about probiotics' effects during puberty on the developing brain and immune responses. Probiotic intake could offer a strategy to counteract the immune, microbial and behavioral disturbances induced by inflammatory LPS. Thus, we hypothesized that the intake of a novel probiotic bacterium Rouxiella badensis subsp. acadiensis would modulate the immune response and that pubertal administration could mitigate LPS- induced inflammation and prevent enduring behavioral changes later in life. We investigated the interaction of the probiotic with the intestinal mucosa and its ability of modulating the gut mucosal immunity (Article 1). Next, we examined the ability of pubertal treatment with R. badensis subsp. acadiensis to alleviate LPS-induced anxiety-like and depression-like behaviors in adult male and female mice and to affect the expression of 5HT1A receptors in specific brain areas of adult mice (Article 2). We finally studied the ability of R. badensis subsp. acadiensis treatment during puberty to mitigate the effects of LPS on the immune system and on the gut microbiome composition (Article 3). These studies have demonstrated the ability of R. badensis subsp. acadiensis to survive the gastrointestinal conditions, interact with the gut epithelium and modulate the intestinal homeostasis. Pubertal use of the bacterium was associated with sex-specific effects on the acute immune response, microbiome structure, enduring neurobehavioral outcomes and the expression of 5HT1A receptors in specific brain areas, later in life. This dissertation emphasizes on the importance of puberty as a window of opportunities during which probiotic use can alleviate the long-term neural, behavioral, immunological and microbiome alterations induced by stress.

Serotonine injected to the Wistarstrain rats organism induces the blood circulation destructive effect in the rat brain causing it’s ischemia. It causes the developed decrease of vitamins B2 and PP coenzyme formcontent and increase ofpyruvate and lactate concentrations. In these conditions the quantities ofreduced nicotinamid coenzyme forms and lactate/pyruvate ratio are the hypoxia indicators. Picamilone (PM) and Pantogam (PG) injected to the organism ofthe rats with hypoxia produce strong normalizing effect. This effect is more developed in the case of picamilone and pantogam usage together with vitamin complex (B„ FMN, nicotinic acid). Complex (PM+vitamin complex) was more optimal for correction of flavin coenzymes concentrations and complex (PG+vitamin complex) was more optimal for other studied biochemical parameters. Serotonine appears to induce the same changes not only in the brain but also in other organs. PM and PG together with vitamin complex perform a normalizing effect in them., Инъекции крысам серотонина вызывают нарушения кровообращения в головном мозге и, как следствие, возникновение его ишемии. Это приводит к заметному падению в нем содержания коферментных форм витаминов В2 и РР и к возрастанию концентрации пировиноградной кислоты (ПВК) и лактата (Л). При этом существенно возрастают восстановленность пар никотинамидных коферментов (НАм-коферментов) и соотношение Л/ПВК, являющееся мерой глубины гипоксии. Введение крысам с гипоксией таких ГАМК-содержащих препаратов, как пикамилон (ПК) и пантогам (ПГ), дают заметный корригирующий эффект. Совместное их введение с витаминным комплексом (ВК) (его состав: Вр ФМН, никотиновая кислота) значительно его повышают, но в некоторых случаях по-разному: ПМ+ВК — по отношению к флавиновым коферментам, ПГ+ВК — к НАм-коферментам, содержанию Л, ПВК и их соотношению. При этом установлено, что инъекции серотонина вызывают сходные изменения изученных показателей не только в мозге, но и в других органах; инъекции этим крысам ПМ, ПГ и их комбинаций с ВК дают корригирующий эффект и в них., Ін’єкції щурам серотоніну викликають порушення кровообігу у головному мозку і, як наслідок, виникнення його ішемії. Це призводить до помітного зменшення у ньому вмісту коферментних форм вітамінів В2 і РР, а також до підвищення концентраціїпіровіноградної кислоти (ПВК) і лактату (Л). При цьому суттєво зростають відновленість пар нікотинамідних коферментів (НАм-коферментів) і співвідношення Л/ПВК, що є мірилом глибини гіпоксії. Введення щурам з гіпоксією таких ГАМК-вміщуючих препаратів, як пікамілон (ПК) і пантогам (ПГ), дають помітний коригуючий ефект. Спільне їх введення з вітамінним комплексом (В15 ФМН, нікотинова кислота) значно збільшують цей ефект, але дещо по-різному: комплекс ПМ+ВК був більш ефективним по відношенню до вмісту флавінових коферментів, ПГ+ВК — до НАм-коферментів, Л, ПВК і їх співвідношення. Встановлено, що ін’єкції щурам серотоніну викликають подібні зміни вивчених показників не тільки у мозку, але й в інших органах: ін’єкції цим щурам ПМ, ПГ і їх комбінацій з ВК дають аналогічний коригуючий ефект і в них.

The serotonin type 3 receptor (5-HT 3) is a ligand-gated ion channel that converts the binding of the neurotransmitter serotonin (5-HT) into a transient cation current that mediates fast excitatory responses in peripheral and central nervous systems. Information regarding the activation and modulation of the human 5-HT 3 type A receptor has been based only on macroscopic current measurements because of its low ion conductance. By constructing a high-conductance human 5-HT 3A receptor, we here revealed mechanistic information regarding the orthosteric activation by 5-HT and by the partial agonist tryptamine, and the allosteric activation by the terpenoids, carvacrol, and thymol. Terpenoids potentiated macroscopic currents elicited by the orthosteric agonist and directly elicited currents with slow-rising phases and submaximal amplitudes. At the single-channel level, activation by orthosteric and allosteric agonists appeared as openings in quick succession (bursts) that showed no ligand concentration dependence. Bursts were grouped into long-duration clusters in the presence of 5-HT and even longer in the presence of terpenoids, whereas they remained isolated in the presence of tryptamine. Kinetic analysis revealed that allosteric and orthosteric activation mechanisms can be described by the same scheme that includes transitions of the agonist-bound receptor to closed intermediate states before opening (priming). Reduced priming explained the partial agonism of tryptamine; however, equilibrium constants for gating and priming were similar for 5-HT and terpenoid activation. Thus, our kinetic analysis revealed that terpenoids are efficacious agonists for 5-HT 3A receptors. These findings not only extend our knowledge about the human 5-HT 3A molecular function but also provide novel insights into the mechanisms of action of allosteric ligands, which are of increasing interest as therapeutic drugs in all the superfamily. Fil: Rodriguez Araujo, Noelia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca. Universidad Nacional del Sur. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia; Argentina Fil: Fabiani, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca. Universidad Nacional del Sur. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia; Argentina Fil: Mazzarini Dimarco, Albano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca. Universidad Nacional del Sur. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia; Argentina Fil: Bouzat, Cecilia Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca. Universidad Nacional del Sur. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia; Argentina Fil: Corradi, Jeremias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca. Universidad Nacional del Sur. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia; Argentina

Il y a longtemps qu’on a attribué à l’hippocampe un rôle central dans la mémoire, mais ce n’est pas son unique rôle. Un nombre grandissant d’études attestent que l’hippocampe peut être séparé en deux régions, dorsale et ventrale, qui sont fonctionnellement différentes. La partie dorsale de l’hippocampe est responsable du rôle classique dans la mémoire spatiale et contextuelle, alors que la région ventrale de l’hippocampe est importante dans l’expression de l’anxiété et de la motivation, entre autres. Les projections des noyaux du raphé, l’unique source d’afférences sérotoninergiques de l’hippocampe, auraient un rôle régulateur sur ses fonctions, dont le comportement anxieux. Toutefois, les fonctions de la projection sérotoninergique raphé-hippocampe ventral ne sont pas entièrement caractérisées et les différents rôles des sous-populations de neurones sérotoninergiques au sein même de la projection raphé-hippocampe ventral sont peu connus. Dans ce projet de recherche, nous avons utilisé des tests comportementaux et des outils optogénétiques, afin de déterminer le rôle de la projection sérotoninergique raphé-hippocampe ventral dans le comportement d’aversion. Notre hypothèse est que la sérotonine régule l’anxiété en agissant sur l’hippocampe ventral via cette projection. Nous démontrons entre autres que l’activation de la projection sérotoninergique raphé-hippocampe ventral induit une hausse de l’anxiété, mais spécifiquement chez les femelles. Nous démontrons aussi que l’activation de la projection réduit la locomotion. Nos données offrent un nouveau point de vue sur le rôle du raphé médian dans l’anxiété ainsi que sur l’importance du sexe dans l’expression du comportement anxieux., It has been known for a long time that the hippocampus has a central role in memory, but it isn’t its sole function. A growing number of studies are showing that the hippocampus can be split in two regions, dorsal and ventral, that are functionally different. The dorsal part is responsible for the classic and well-known role of the hippocampus in spatial and contextual memory, while the ventral region is important for the expression of anxiety and motivation, among other roles. The only serotonergic input of the hippocampus are the raphe nuclei and it has been suggested that it has a regulatory effect over its functions, such as anxiety. Nonetheless, the functions of the raphe-ventral hippocampus serotonergic projection are not fully characterized and sub-populations of serotonergic neurons inside the projection itself aren’t known. In this research project, we used behavioral tests and optogenetic tools to determine whether the raphe to ventral hippocampus serotonergic projection is able to influence aversive behaviors. Our hypothesis is that serotonin regulates anxiety through its influence on the ventral hippocampus via the raphe-ventral hippocampus serotonergic projection. We found that optogenetic activation of the projection induces heightened anxiety, but only in female mice. Our data offer new insight as to how the median raphe regulates anxiety and the importance of sex in the expression of anxiety.

Increases in oxidative stress have been reported to play a central role in the vulnerability to depression, and antidepressant drugs may reduce increased oxidative stress in patients. Among the plants exerting anti-inflammatory and anti-oxidant properties, saffron, a spice derived from the flower of Crocus sativus, is also known for its positive effects on depression, potentially through its SSRI-like properties. However, the molecular mechanisms underlying these effects and their health benefits for humans are currently unclear. Using an original ex vivo clinical approach, we demonstrated for the first time that the circulating human metabolites produced following saffron intake (Safr’InsideTM) protect human neurons from oxidative-stress-induced neurotoxicity by preserving cell viability and increasing BNDF production. In particular, the metabolites significantly stimulated both dopamine and serotonin release. In addition, the saffron’s metabolites were also able to protect serotonergic tone by inhibiting the expression of the serotonin transporter SERT and down-regulating serotonin metabolism. Altogether, these data provide new biochemical insights into the mechanisms underlying the beneficial impact of saffron on neuronal viability and activity in humans, in the context of oxidative stress related to depression., Il a été rapporté que l'augmentation du stress oxydatif joue un rôle central dans la vulnérabilité à la dépression, et les antidépresseurs peuvent réduire l'augmentation du stress oxydatif chez les patients. Parmi les plantes exerçant des propriétés anti-inflammatoires et anti-oxydantes, le safran, épice dérivée de la fleur de Crocus sativus , est également connu pour ses effets positifs sur la dépression, potentiellement par ses propriétés ISRS-like. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents à ces effets et leurs avantages pour la santé humaine ne sont pas encore clairs. Grâce à une approche clinique ex vivo originale, nous avons démontré pour la première fois que les métabolites humains circulants produits suite à la consommation de safran (Safr'Inside TM) protègent les neurones humains de la neurotoxicité induite par le stress oxydatif en préservant la viabilité cellulaire et en augmentant la production de BNDF. En particulier, les métabolites ont significativement stimulé la libération de dopamine et de sérotonine. De plus, les métabolites du safran étaient également capables de protéger le tonus sérotoninergique en inhibant l'expression du transporteur de sérotonine SERT et en régulant à la baisse le métabolisme de la sérotonine. Au total, ces données apportent de nouvelles connaissances biochimiques sur les mécanismes sous-jacents à l'impact bénéfique du safran sur la viabilité et l'activité neuronale chez l'homme, dans le contexte du stress oxydatif lié à la dépression.

Many psychiatric diseases including depression or schizophrenia have been associated with serotonin signaling dysfunction. It was previously shown that the 5-HT2B receptor is expressed by some serotonergic neurons and is required for selective serotonin reuptake inhibitors and MDMA (3,4-méthylènedioxy-N-méthylamphétamine) behavioral and neurogenic effects. Moreover, activation of the 5-HT2B receptor counteracts the effects of 5-HT1A receptor activation. The aim of the first study was to understand how the 5-HT2B receptor interacts with the 5-HT1A receptor and the impact on their respective signaling pathways. With different experimental tools, we demonstrated that 5-HT1A and 5-HT2B receptors can form heterodimers. Furthermore, the 5-HT2B receptor expression prevents the 5-HT1A receptor internalization by its own stimulation, whereas the presence of 5-HT1A receptors mimics the effect of stimulation on the 5-HT2B receptor surface expression. These data support a differential cross-talk between 5-HT1A and 5-HT2B receptors. In a second study, we discovered that CIPP, a scaffold protein, interacts with the 5-HT2B receptor via its PDZ domain and increases dendritic calcium release dependent on 5-HT2B receptor stimulation. CIPP also promotes spine density increase and maturation and reduces the clustering of NMDA receptors with 5-HT2B receptors. Therefore, these data support the role of the 5-HT2B receptor in neuronal plasticity., De nombreuses maladies psychiatriques, notamment la dépression ou la schizophrénie, sont associées à un dysfonctionnement de la signalisation sérotoninergique. Il a été précédemment montré que le récepteur 5-HT2B est exprimé par certains neurones sérotoninergiques et est nécessaire aux effets comportementaux et neurogéniques des inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine et à la MDMA (3,4-méthylènedioxy-N-méthylamphétamine). De plus, l'activation des récepteurs 5-HT2B contrecarre les effets de l'activation des récepteurs 5-HT1A. L'objectif de la première étude est de comprendre comment le récepteur 5-HT2B interagit avec le récepteur 5-HT1A et l'impact de cette association sur leurs voies de signalisation respectives. Avec différents outils expérimentaux, nous avons démontré que les récepteurs 5-HT1A et 5-HT2B peuvent former des hétérodimères. De plus, l'expression du récepteur 5-HT2B empêche l'internalisation du récepteur 5-HT1A par sa propre stimulation, tandis que la présence du récepteur 5-HT1A imite l'effet de la stimulation sur l'expression à la surface du récepteur 5-HT2B. Ces données soutiennent un cross-talk différentiel entre les récepteurs 5-HT1A et 5-HT2B. Dans une deuxième étude, nous avons découvert que CIPP, une protéine d'échafaudage, interagit avec le récepteur 5-HT2B via son domaine PDZ et augmente la libération de calcium dendritique dépendante de la stimulation du récepteur 5-HT2B. CIPP favorise également l'augmentation de la densité et la maturation des épines dendritiques et réduit la colocalisation des récepteurs NMDA avec les récepteurs 5-HT2B. Par conséquent, ces données soutiennent le rôle du récepteur 5-HT2B dans la plasticité neuronale.

In mammals, all rhythmic functions are orchestrated by the Suprachiasmatic nucleus (SCN), the master clock. While behavioral activity occurs at opposite phases in diurnal and nocturnal species, the SCN is always active at the same astronomical time. We investigated whether structures of the arousal system, namely the serotonergic (5HT) Raphe nuclei (RN) and noradrenergic (NA) Locus Coeruleus (LC), are involved in the opposite temporal organization between nocturnal and diurnal species. We showed that 5HT and NA synthesis, as well as clock gene expression in the RN and LC, are opposite between the diurnal Arvicanthis and the nocturnal rat, and correlate with their respective behavioral patterns. Furthermore, we showed that behavior enhances the SCN multi-unit activity (MUA) in Arvicanthis (in opposition to the rat), and that fluoxetine, a 5HT reuptake inhibitor, dampens the amplitude of both MUA and behavioral activity rhythms. These data show that the rhythmic functioning of arousal structures and their interactions with the SCN, is different between diurnal and nocturnal animals, and may participate to their different temporal organization., Chez les mammifères, les fonctions rythmiques sont orchestrées par les noyaux Suprachiasmatiques (SCN). Selon qu'un animal soit nocturne ou diurne, les rythmes d’activité/repos se produisent à des phases opposées, alors que les SCN sont actifs au même moment astronomique. Nous avons étudié le rôle de deux structures du système de l’éveil, les noyaux sérotoninergiques (5HT) du Raphé (RN) et noradrénergiques (NA) du Locus Coeruleus (LC) dans l'organisation temporelle entre les espèces nocturnes et diurnes. Nous avons montré que la synthèse de 5HT et de NA, et l'expression des gènes d'horloge dans le RN et le LC, sont opposées entre l'Arvicanthis diurne et le rat nocturne, et corrélées avec leurs profils comportementaux respectifs. De plus, nous avons montré que le comportement augmente l'activité électrique (MUA) des SCN chez Arvicanthis (contrairement au rat) et que la fluoxétine, un inhibiteur de la recapture de 5HT, diminue l'amplitude des rythmes d'activité comportementale et MUA. Ces données montrent que le fonctionnement rythmique des structures de l’éveil est différent entre les animaux diurnes et nocturnes, et peut participer à leur organisation temporelle opposée.

Many psychiatric diseases including depression or schizophrenia have been associated with serotonin signaling dysfunction. It was previously shown that the 5-HT2B receptor is expressed by some serotonergic neurons and is required for selective serotonin reuptake inhibitors and MDMA (3,4-méthylènedioxy-N-méthylamphétamine) behavioral and neurogenic effects. Moreover, activation of the 5-HT2B receptor counteracts the effects of 5-HT1A receptor activation. The aim of the first study was to understand how the 5-HT2B receptor interacts with the 5-HT1A receptor and the impact on their respective signaling pathways. With different experimental tools, we demonstrated that 5-HT1A and 5-HT2B receptors can form heterodimers. Furthermore, the 5-HT2B receptor expression prevents the 5-HT1A receptor internalization by its own stimulation, whereas the presence of 5-HT1A receptors mimics the effect of stimulation on the 5-HT2B receptor surface expression. These data support a differential cross-talk between 5-HT1A and 5-HT2B receptors. In a second study, we discovered that CIPP, a scaffold protein, interacts with the 5-HT2B receptor via its PDZ domain and increases dendritic calcium release dependent on 5-HT2B receptor stimulation. CIPP also promotes spine density increase and maturation and reduces the clustering of NMDA receptors with 5-HT2B receptors. Therefore, these data support the role of the 5-HT2B receptor in neuronal plasticity., De nombreuses maladies psychiatriques, notamment la dépression ou la schizophrénie, sont associées à un dysfonctionnement de la signalisation sérotoninergique. Il a été précédemment montré que le récepteur 5-HT2B est exprimé par certains neurones sérotoninergiques et est nécessaire aux effets comportementaux et neurogéniques des inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine et à la MDMA (3,4-méthylènedioxy-N-méthylamphétamine). De plus, l'activation des récepteurs 5-HT2B contrecarre les effets de l'activation des récepteurs 5-HT1A. L'objectif de la première étude est de comprendre comment le récepteur 5-HT2B interagit avec le récepteur 5-HT1A et l'impact de cette association sur leurs voies de signalisation respectives. Avec différents outils expérimentaux, nous avons démontré que les récepteurs 5-HT1A et 5-HT2B peuvent former des hétérodimères. De plus, l'expression du récepteur 5-HT2B empêche l'internalisation du récepteur 5-HT1A par sa propre stimulation, tandis que la présence du récepteur 5-HT1A imite l'effet de la stimulation sur l'expression à la surface du récepteur 5-HT2B. Ces données soutiennent un cross-talk différentiel entre les récepteurs 5-HT1A et 5-HT2B. Dans une deuxième étude, nous avons découvert que CIPP, une protéine d'échafaudage, interagit avec le récepteur 5-HT2B via son domaine PDZ et augmente la libération de calcium dendritique dépendante de la stimulation du récepteur 5-HT2B. CIPP favorise aussi l'augmentation de la densité et la maturation des épines dendritiques et réduit la colocalisation des récepteurs NMDA avec les récepteurs 5-HT2B. Par conséquent, ces données soutiennent le rôle du récepteur 5-HT2B dans la plasticité neuronale.

Epidemiological studies estimate a higher risk of developing major depression (MD) among diabetic patients compared to the general population. More specifically, human studies highlighted correlations between impairments of metabolic parameters and depressive symptoms. Peripheral insulin resistance could be determinant in this relationship since this defect in insulin signaling positively correlates with the severity of MD. However, brain insulin resistance consequences on depressive disorders in humans and pre-clinical models are yet to be deeply investigated. Because the brain is endowed with a high density of insulin receptor, it has been proposed that insulin could directly (or indirectly) modulate monoaminergic systems and more particularly serotonergic (5-HT) neuronal activity in the dorsal raphe nucleus (DRN). In agreement with the latter hypothesis, previous findings indicate that insulin influences the dopaminergic system and related feeding behaviors but only few studies have focused on the impact of this hormone on the 5-HT system yet indisputably involved in MD physiopathology. During this thesis, we were able to show that insulin receptor is expressed in DRN 5-HT neurons. Through ex- and in-vivo electrophysiology along with intracerebral microdialysis in awake freely moving mice, we characterized insulin excitatory effects on 5-HT neurons. These results led us to test whether insulin modulate neurobehaviors. Doing so, we demonstrated that acute intra-DRN or intra-nasal insulin injection shows anxiolytic-like effects in healthy mice. In a second part, we studied the activity of the 5-HT system and anxio-depressive-like behaviors in mouse models of type 1 or type 2 diabetes (T1D/T2D) thereby providing insight into the effects of insulin signaling impairment in pathological conditions. In a context of insulinopenia (T1D) or insulin resistance (T2D), mice displayed apparent anxious behaviors accompanied by a significant reduction of 5-HT firing rate. Then, we tried to identify the implication of apelin, an adipokine known for its insulin-sensitizing properties, in T2D-induced behavioral anomalies. Our results showed that Apelin knock-out mice are more prone to develop insulin resistance in response to diabetogenic diet but also marked behavioral disturbances reminiscent of anxiety. Interestingly, although chronic metformin treatment, an oral antidiabetic drug, does not improve peripheral metabolic parameters but it exerts anxiolytic-like effects in these mutant mice. Thus far, this work highlights the existence of anatomic and functional interactions between insulinergic and serotonergic systems and their importance in anxiety, a psychiatric disorder often predictive of a depressive episode. Furthermore, we identified apelin as a potential actor implicated in the comorbidity between diabetes and depression anticipating putative pharmacological strategies targeting this adipokine. Indeed, this work strengthens the hypothesis in which insulin-sensitizers could alleviate anxio-depressive symptoms with or without metabolic syndrome comorbidity. It also paves the way for the development of potentiation strategies based on the use of insulin or antidiabetic treatments to reinforce antidepressant efficacy. However, the mechanisms underpinning such effects warrant further investigations for future studies., Les études épidémiologiques estiment que le risque de dépression majeure (DM) est plus élevé chez les patients diabétiques comparé à la population générale. Des études plus spécifiques mettent en lumière des corrélations entre la dégradation de certains paramètres métaboliques et les symptômes anxio-dépressifs chez l'humain. C'est notamment le cas pour l'insulino-résistance périphérique qui est positivement corrélée à la sévérité de la DM. En revanche, les conséquences de l'insulino-résistance centrale sur les troubles dépressifs n'ont jamais été étudiés de manière approfondie non seulement en clinique mais également chez l'animal de laboratoire. Compte tenu de la présence du récepteur à l'insuline dans le cerveau, une des hypothèses serait que cette hormone module directement (ou indirectement) l'activité des systèmes monoaminergiques et notamment celle des neurones sérotoninergiques (5-HT) majoritairement regroupé dans le noyau dorsal du raphé (NDR). En effet, si l'influence de l'insuline sur le système dopaminergique et le comportement alimentaire a déjà été montré, très peu d'études se sont intéressées à son impact sur le système 5-HT pourtant clé dans la physiopathologie de la DM. Au cours de ce travail de thèse nous avons pu montrer que le récepteur à l'insuline est présent sur les neurones 5-HT du NDR. Grâce à des techniques d'électrophysiologie ex- et in-vivo et de microdialyse intracérébrale réalisées sur modèle murin, nous avons caractérisé l'effet excitateur de l'insuline sur l'activité électrique des neurones 5-HT. Ces résultats nous ont amené à tester les effets comportementaux de l'insuline et à montrer les effets anxiolytiques de son injection intra-raphé et intra-nasale chez la souris saine. Dans un second temps, afin de se placer dans un contexte pathologique et de mieux comprendre l'impact de la perturbation de la signalisation de l'insuline sur l'humeur, nous avons étudié l'activité du système 5-HT et les comportements de type anxio-dépressifs dans des modèles murins de diabète de type 1 et 2 (DT1/DT2). Dans ces deux modèles, que ce soit dans un contexte d'insulinopénie (DT1) ou d'insulino-résistance (DT2), les souris présentent un phénotype anxieux et certains traits de la DM associés à un diminution de l'activité du système sérotoninergique du NDR. Enfin, nous avons tenté d'identifier l'implication de l'apeline, une adipokine connue pour ses propriétés insulino-sensibilisatrice sur les anomalies comportementales induites par un DT2. Nos résultats montrent que les souris présentant une invalidation génétique de l'apeline, sont plus susceptibles à développer une insulino-résistance en réponse à un régime alimentaire diabétogène et des troubles comportementaux. De manière intéressante le traitement par la metformine, un antidiabétique aux propriétés insulino-sensibilisatrice, ne permet pas l'amélioration des paramètres métaboliques de ces souris mutantes mais améliore leur état anxieux. Ainsi ce travail de thèse a permis de souligner l'existence d'interactions anatomiques et fonctionnelles entre le système insulinergique et sérotoninergique central ainsi que leur importance dans l'anxiété, un trouble psychiatrique souvent annonciateur d'un épisode dépressif. [...]

Fluoxetine (FLX), the first selective serotonin reuptake inhibitor developed 50 years ago, is the most prescribed antidepressant treatment worldwide. Several mechanisms of action underlie the antidepressant effect of this class, such as the reinforcement of serotonin (5-HT) neurotransmission but also the increase in hippocampal neurogenesis, neuronal survival, and cerebral angiogenesis. Peripherally, serotonin, mainly synthesized by the gut and stored in platelets, also showed positive effects on different stem cells and in several tissue regeneration models. The effects of FLX on stem cell behavior and tissue regeneration beyond the central nervous system have been little studied to date. Our objectives were, on the one hand, to characterize the modulation of 5-HT levels induced by FLX in the central, peripheral, and circulating compartments, and on the other hand, to investigate the regenerative properties of FLX in the periphery using the skeletal muscle ad integrum regeneration model. We first assessed by HPLC different levels of 5-HT over time in mice treated with FLX or placebo for 28 days. In the brain and gut, organs synthesizing 5-HT, FLX treatment resulted in an initial average reduction of 50% of intra-tissular 5-HT levels followed by a restoration of these levels as early as 14 days of treatment. In whole blood, FLX treatment resulted in a persistent depletion of more than 90% of 5-HT levels by day 3, while in plasma, it was associated with a peak of more than 500% of 5-HT levels during the first week of treatment, also followed by a persistent depletion. Taken together, these results suggest that, depending on the source of serotonin (either platelet-delivered or locally synthesized), FLX treatment enhances the serotonergic signal through distinct kinetics. In a second step, we showed that prolonged FLX treatment increased the number of muscle stem cells and muscle angiogenesis in mice. FLX also improved skeletal muscle regeneration after single and multiple injuries induced by intramuscular notexin injection. The acceleration of muscle regeneration induced by FLX resulted from a triple action marked by an increase in the muscle stem cell pool, an increase in vessel density and a reduction in fibrotic lesions and inflammation. In vitro, we showed that the proliferative effects of FLX on immortalized myoblasts were dependent on 5-HT and 5-HT1B receptor activation. In vivo, mice lacking peripheral 5-HT treated with FLX did not show positive effects during muscle regeneration. Moreover, pharmacological, and genetic inactivation of the 5-HT1B receptor in muscle stem cells also abolished the FLX-induced improvement in muscle regeneration. In conclusion, our results show that, through modulation of the 5-HT signal in the periphery, FLX promotes a harmonious muscle regeneration underpinned by a combined action on myogenesis, angiogenesis and inflammation. These results highlight the serotonergic identity of skeletal muscle and point to a promising therapeutic strategy for endogenous muscle diseases. Beyond muscle and brain, our results highlight that the effects of antidepressants on organ regeneration need to be studied. Finally, this work opens new perspectives of investigation both on the role of serotonin and the 5-HT1B receptor in other types of stem cells and on the therapeutic potential of antidepressants in regenerative medicine.; La fluoxétine (FLX), premier inhibiteur sélectif de la recapture de la sérotonine développé il y a 50 ans, est le traitement antidépresseur le plus prescrit au monde. Plusieurs mécanismes d'action sous-tendent l'effet antidépresseur de cette classe tels que le renforcement de la neurotransmission de la sérotonine (5-HT) mais également l'augmentation de la neurogenèse hippocampique, de la survie neuronale et de l'angiogenèse cérébrale. En périphérie, la sérotonine, principalement synthétisée par l'intestin et stockée dans les plaquettes, a également montré des effets positifs sur différentes cellules souches et dans plusieurs modèles de régénération tissulaire. Les effets de FLX sur le comportement de cellules souches et la régénération tissulaire au-delà du système nerveux central ont été à ce jour peu étudiés. Nos objectifs étaient, d'une part de caractériser la modulation des niveaux de 5-HT induite par FLX dans le compartiment central, périphérique et circulant, et d'autre part d'investiguer les propriétés régénératives de FLX en périphérie à l'aide du modèle de régénération ad integrum du muscle squelettique. Nous avons d'abord évalué par HPLC différents niveaux de 5-HT au cours du temps chez des souris traitées par FLX ou placebo pendant 28 jours. Dans le cerveau et l'intestin, organes synthétisant la 5-HT, le traitement par FLX entrainait une réduction moyenne initiale de 50% des niveaux intratissulaires de 5-HT suivie d'une restauration de ces niveaux dès 14 jours de traitement. Dans le sang total, le traitement par FLX entrainait, dès le 3ème jour, une déplétion persistante de plus de 90% des niveaux de 5-HT, alors que dans le plasma, il était associé à un pic de plus de 500% des niveaux de 5-HT lors de la première semaine de traitement, suivi également d'une déplétion persistante. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que, selon la source de la sérotonine (soit délivrée par les plaquettes, soit issue d'une synthèse locale), le traitement par FLX renforce le signal sérotoninergique à travers des cinétiques distinctes. Dans un second temps, nous avons montré que le traitement prolongé par FLX augmentait le nombre de cellules souches musculaires et l'angiogenèse musculaire chez la souris. FLX améliorait également la régénération du muscle squelettique après une blessure unique et des blessures multiples induites par l'injection intramusculaire de notexine. L'accélération de la régénération musculaire induite par FLX résultait d'une triple action marquée par une augmentation du pool de cellules souches musculaires, une augmentation de la densité des vaisseaux et une réduction des lésions fibrotiques et de l'inflammation. In vitro, nous avons montré que les effets prolifératifs de FLX sur des myoblastes immortalisés étaient dépendants de 5-HT et de l'activation du récepteur 5-HT1B. In vivo, les souris dépourvues de 5-HT périphérique traitées par FLX ne présentaient pas d'effets positifs pendant la régénération musculaire. De plus, l'inactivation pharmacologique et génétique du récepteur 5-HT1B dans les cellules souches musculaires abolissait également l'amélioration induite par FLX sur la régénération musculaire. En conclusion, nos résultats montrent, qu'à travers la modulation du signal 5-HT en périphérie, FLX favorise une régénération musculaire harmonieuse sous-tendue par une action combinée sur la myogenèse, l'angiogenèse et l'inflammation. Ces résultats mettent en lumière l'identité sérotoninergique du muscle squelettique et dégage une stratégie thérapeutique prometteuse pour les maladies musculaires endogènes. Au-delà du muscle et du cerveau, nos résultats soulignent que les effets des antidépresseurs sur la régénération d'organes doivent être étudiés. Enfin, ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives d'investigation tant sur le rôle de la sérotonine et du récepteur 5-HT1B dans d'autres types de cellules souches que sur le potentiel thérapeutique des antidépresseurs en médecine régénérative.

Type-2 Diabetes (T2D) is mainly characterized by insulin-resistance and accompanied by comorbidities such as Major Depressive Disorder (MDD). Indeed, patients with T2D are twice more likely to suffer from MDD and clinical studies have shown that insulin resistance was positively correlated with the severity of depressive symptoms. As the serotoninergic (5-HT) system in the brain is one of the major neurotransmission involved in the pathophysiology of depression, we hypothesized that insulin resistance at the level of 5-HT neurons participates in the development of mood disorders during T2D. Supporting this hypothesis, we first show that mice fed a high fat diet (HFD) for 16 weeks display both hallmarks of T2D (including insulin resistance) and anxio/depressive-like behavior that is associated with decreased serotonin levels and alterations of Dorsal Raphe nucleus (DR) 5-HT neurons. Another point of the project aimed at studying brain insulin’s action onto the 5-HT system and emotional behavior. Using patch-clamp electrophysiology, we show that insulin increases firing activity of DR 5-HT neurons. Our results also show that intranasal insulin administration elicits anxiolytic-like effect associated with decreased 5-HT levels in areas related to anxiety processing. Finally, using an original transgenic mouse model, we show that the selective ablation of the IR in 5-HT neurons decreases the activity of DR 5-HT neurons and leads to diminished innate anxiety-like behavior. Altogether, this study suggests that insulin modulates emotional behavior in acting onto the 5-HT system. Such findings would help improving treatment for T2D patients suffering from comorbid mood disorders.; Les études épidémiologiques mettent en évidence que les patients atteint de diabète de type 2 (DT2) ont deux fois plus de risque de souffrir de dépression majeure (DM), un trouble mental caractérisé par une tristesse intense et/ou une anhédonie. Plus précisément, les données de la littérature indiquent que la résistance à l’insuline, qui est la caractéristique majeure du DT2, est positivement corrélée à la sévérité des symptômes dépressifs. Etant donné le rôle essentiel que joue la neurotransmission sérotoninergique (5-HT) dans la physiopathologie de la DM, nous avons émis l’hypothèse que la résistance à l’insuline sélective de ce système neuronal est responsable des troubles de l’humeur associés au DT2. En ce sens, des altérations du système 5-HT ont été observées dans un modèle de troubles émotionnels associés à un DT2. En effet, le régime obésogène utilisé dans ce modèle induit une altération significative des propriétés électrophysiologiques des neurones 5-HT du Raphé dorsal (DR) ainsi qu’une diminution des taux de sérotonine. Cette étude vise également à déterminer l’action de l’insuline cérébrale sur le comportement émotionnel et le système sérotoninergique. En utilisant une approche par électrophysiologie ex-vivo, nous avons pu observer que l’insuline modulait positivement l’activité des neurones 5-HT du RD. Nous avons également pu mettre en évidence un effet de type anxiolytique de l’action de l’insuline sur le cerveau par voie intranasale. Cet effet est accompagné de diminution des taux de sérotonine (5-HT) tissulaires dans certaines structures cérébrales impliquées dans la régulation de l’anxiété. Enfin, nous avons utilisé un modèle transgénique grâce auquel nous avons invalidé sélectivement le récepteur à l’insuline dans les neurones 5-HT. L’étude comportementale a permis de mettre en évidence une diminution du comportement de type anxieux chez ces animaux, associé à une diminution de l’activité des neurones sérotoninergiques du RD. Ensemble ces données suggèrent que l’insuline peut moduler le comportement émotionnel notamment via le système sérotoninergique. Ces éléments pourront contribuer à la possible découverte de nouveaux traitements et à la prise en charge des troubles de l’humeur chez les patients atteint de DT2.

Both genetic and early environmental factors contribute to the pathogenesis of Alcohol Use Disorder (AUD). Gender and psychopathology symptoms might further moderate this association, resulting in an impairment of both the dopaminergic and serotoninergic pathways that sustain the binge, withdrawal and craving cycle. In a sample of of adult children of alcoholic parents (ACOAs) (n = 107) we compared those with and without an AUD, on socio-demographic variables, adverse childhood experiences, psychopathology symptoms and two polymorphisms associated with an impaired serotoninergic and dopaminergic neurotransmission (5HTTLPR and Taq1A/DRD2). A logistic regression revealed that an early caring environment might lower the risk of developing an AUD. When controlling for the actual psychopathology symptoms, being male and having the genotype associated with an impaired dopaminergic neurotransmission were still associated with AUD. Results were confirmed by an unsupervised approach that showed how the clusters characterised by being male and having the high risk genotypes were still associated with AUD compared to being female without the unfavourable dopamine genotype.Our results point to the need for implementing prevention strategies aimed at creating a caring environment especially in those families with an alcoholic parent. We further suggest that psycho-education as a symptom recognition and avoiding self-medication could improve the outcome in those subjects at higher risk, especially males.

My study on the functional role of the central serotoninergic receptor2B (5-HT2BR) is a logical continuation of the work already carried out in the laboratory. Recent results obtained in the laboratory have shown that 5-HT2BRs differentially modulate ascending dopaminergic (DA) pathways. Indeed, 5-HT2BR antagonist reduces DA release in the nucleus accumbens (NAc), increases DA release in the medial prefrontal cortex (mPFC), and had no effect on striatal DA release. This differential control on the DA system involves an interaction between 5-HT2BR in the dorsal raphe nucleus (DRN) and 5-HT1AR expressed in the mPFC, and results from an activation of DRN 5-HT neurons projecting to the mPFC. These results point out the DRN as the major site of action of 5-HT2BRs to the control of 5-HT and DA activity. In addition, it has been shown that 5-HT2BRs blockade control the neurochemical and behavioral responses induced by psychostimulants as amphetamine, 3,4-methylenedioxymethamphetamine and cocaine, one of the most worldwide abused drugs. Indeed, 5-HT2BR blockade suppresses cocaine-induced hyperlocomotion. This effect, which occurs independently of DA release in the NAc and striatum, where DA activity is tightly related to cocaine-induced behavioral reponses, likely involves post-synaptic interaction in subcortical DA brain regions. Nevertheless, (1) the involvement of mPFC DA release in this interaction remained to be determined, as this brain region is known for its anatomical and functional relationships with the NAc and striatum, and its involvement in cocaine-induced behavioral responses. (2) In addition, the cellular localization of 5-HT2BR within the DRN and the cellular mechanisms underlying their interactions between DA and 5-HT networks are unknown at the beginning of this study. Thus, the objective of this thesis is to answer the two points mentioned above. To this purpose, we assessed the effects of two potent and selective 5-HT2BR antagonists (RS 127445 and LY 266097) on 5-HT and DA activity, by using neurochemical, cellular and behavioral approaches in rats.In a first group of experiments, we provided anatomo-functional evidences showing that 5-HT2BR exert a GABA-mediated tonic inhibitory control on DRN 5-HT neurons innervating mPFC. This 5-HT control is a first step of a complex poly-synaptic regulation leading to differential control of DA mesocorticolimbic pathways. A second group of experiments shown that 5-HT2BR blockade inhibits cocaine-induced hyperlocomotion by acting at the level of DA neurotransmission in NAc, this effect resulting from the potentiation of cocaine-induced mPFC DA release.To conclude, the work accomplished over the past three years provides substantial information with regards to the functional role of 5-HT2BRs in the regulation of the activity of ascending DA pathways. Moreover, while improving the understanding of the interaction between DA and 5-HT systems, the present findings altogether highlight the therapeutic potential of 5-HT2BR antagonists for the treatment of cocaine addiction., Mon travail de thèse sur le rôle fonctionnel du récepteur sérotoninergique2B (5-HT2B) central s’inscrit dans la suite logique des travaux déjà réalisés au laboratoire. Les résultats récemment obtenus au laboratoire ont montré que les récepteurs 5-HT2B modulent différentiellement les voies dopaminergiques (DA) ascendantes. En effet, les antagonistes des récepteurs 5-HT2B réduisent la libération de DA au sein du noyau accumbens (NAc), augmentent la libération de DA au sein du cortex préfrontal médian (CPFm), et ne modifient pas la libération de DA striatale. Ce contrôle différentiel du système DA mésocorticolimbique implique une interaction foncionelle entre les récepteurs 5-HT2B du raphé dorsal (RD) et les récepteurs 5-HT1A exprimés dans le CPFm, et résulte d’une activation des neurones 5-HT du RD projetant vers le CPFm. Ces résultats ont permis d’identifier le RD comme le site d'action majeur des récepteurs 5-HT2B pour le contrôle de l'activité des neurones 5-HT et DA. De plus, il a été démontré que le blocage des récepteurs 5-HT2B contrôle les réponses neurochimiques et comportementales induites par les psychostimulants tels que, l’amphétamine, la 3,4 méthylènedioxyméthamphine et la cocaïne, l’une des drogues les plus consommée au monde. Ainsi, le blocage des récepteurs 5-HT2B supprime l’hyperlocomotion provoquée par la cocaïne. Cet effet, qui se produit indépendamment de la libération de DA dans le NAc et le striatum, où l’activité DA est étroitement liée aux effets comportementaux induits par la cocaïne, pourrait impliquer une interaction post-synaptique au niveau de la neurotransmission DA dans les régions sous corticales. Néanmoins, (1) l’implication de la DA du CPFm dans cette interaction reste à déterminer, étant donné que cette région cérébrale est connue pour ses relations anatomiques et fonctionnelles avec le NAc et le striatum, et sa participation aux réponses comportementales de la cocaïne. De plus, (2) la localisation cellulaire des récepteurs 5-HT2B au sein du RD ainsi que les mécanismes cellulaires qui sous-tendent leurs interactions entre les réseaux DA et 5-HT sont inconnus au début de ces travaux de thèse.Ainsi, l’objectif de cette thèse est de répondre aux deux points sus-cités. A cette fin, nous avons étudié les effets de deux antagonistes puissants et sélectifs du récepteur 5-HT2B (RS 127445 et LY 266097) sur l’activité 5-HT et DA, en utilisant des approches neurochimiques, cellulaires et comportementales chez le rat.Un premier groupe d’expérience nous a fourni des évidences anatomo-fonctionnelles démontrant que les récepteurs 5-HT2B du RD exercent un contrôle tonique inhibiteur des neurones 5-HT innervant le CPFm, dependant des interneurones GABA. Ce contrôle 5-HT est la première étape d’une régulation poly-synaptique complexe conduisant au contrôle différentiel des voies DA mésocorticolimbiques. Un deuxième groupe d’expérience montre que le blocage des récepteurs 5-HT2B inhibe l'hyperlocomotion induite par la cocaïne en agissant au niveau de la neurotransmission DA dans la NAc, cet effet résulte de la potentialisation de la libération de DA induite par la cocaïne dans le CPFm.En conclusion, le travail accompli au cours de ces trois années passées apporte des informations substantielles quant au rôle fonctionnel du récepteur 5-HT2B dans la régulation des voies DA ascendantes. En outre, l’ensemble de nos résultats permet non seulement d’améliorer la compréhension de l’interaction DA et 5-HT, mais aussi de mettre en avant le potentiel thérapeutique des antagonistes des récepteurs 5-HT2B pour le traitement de l’addiction à la cocaïne.

Epidemiological studies estimate a higher risk of developing major depression (MD) among diabetic patients compared to the general population. More specifically, human studies highlighted correlations between impairments of metabolic parameters and depressive symptoms. Peripheral insulin resistance could be determinant in this relationship since this defect in insulin signaling positively correlates with the severity of MD. However, brain insulin resistance consequences on depressive disorders in humans and pre-clinical models are yet to be deeply investigated. Because the brain is endowed with a high density of insulin receptor, it has been proposed that insulin could directly (or indirectly) modulate monoaminergic systems and more particularly serotonergic (5-HT) neuronal activity in the dorsal raphe nucleus (DRN). In agreement with the latter hypothesis, previous findings indicate that insulin influences the dopaminergic system and related feeding behaviors but only few studies have focused on the impact of this hormone on the 5-HT system yet indisputably involved in MD physiopathology. During this thesis, we were able to show that insulin receptor is expressed in DRN 5-HT neurons. Through ex- and in-vivo electrophysiology along with intracerebral microdialysis in awake freely moving mice, we characterized insulin excitatory effects on 5-HT neurons. These results led us to test whether insulin modulate neurobehaviors. Doing so, we demonstrated that acute intra-DRN or intra-nasal insulin injection shows anxiolytic-like effects in healthy mice. In a second part, we studied the activity of the 5-HT system and anxio-depressive-like behaviors in mouse models of type 1 or type 2 diabetes (T1D/T2D) thereby providing insight into the effects of insulin signaling impairment in pathological conditions. In a context of insulinopenia (T1D) or insulin resistance (T2D), mice displayed apparent anxious behaviors accompanied by a significant reduction of 5-HT firing rate. Then, we tried to identify the implication of apelin, an adipokine known for its insulin-sensitizing properties, in T2D-induced behavioral anomalies. Our results showed that Apelin knock-out mice are more prone to develop insulin resistance in response to diabetogenic diet but also marked behavioral disturbances reminiscent of anxiety. Interestingly, although chronic metformin treatment, an oral antidiabetic drug, does not improve peripheral metabolic parameters but it exerts anxiolytic-like effects in these mutant mice. Thus far, this work highlights the existence of anatomic and functional interactions between insulinergic and serotonergic systems and their importance in anxiety, a psychiatric disorder often predictive of a depressive episode. Furthermore, we identified apelin as a potential actor implicated in the comorbidity between diabetes and depression anticipating putative pharmacological strategies targeting this adipokine. Indeed, this work strengthens the hypothesis in which insulin-sensitizers could alleviate anxio-depressive symptoms with or without metabolic syndrome comorbidity. It also paves the way for the development of potentiation strategies based on the use of insulin or antidiabetic treatments to reinforce antidepressant efficacy. However, the mechanisms underpinning such effects warrant further investigations for future studies., Les études épidémiologiques estiment que le risque de dépression majeure (DM) est plus élevé chez les patients diabétiques comparé à la population générale. Des études plus spécifiques mettent en lumière des corrélations entre la dégradation de certains paramètres métaboliques et les symptômes anxio-dépressifs chez l'humain. C'est notamment le cas pour l'insulino-résistance périphérique qui est positivement corrélée à la sévérité de la DM. En revanche, les conséquences de l'insulino-résistance centrale sur les troubles dépressifs n'ont jamais été étudiés de manière approfondie non seulement en clinique mais également chez l'animal de laboratoire. Compte tenu de la présence du récepteur à l'insuline dans le cerveau, une des hypothèses serait que cette hormone module directement (ou indirectement) l'activité des systèmes monoaminergiques et notamment celle des neurones sérotoninergiques (5-HT) majoritairement regroupé dans le noyau dorsal du raphé (NDR). En effet, si l'influence de l'insuline sur le système dopaminergique et le comportement alimentaire a déjà été montré, très peu d'études se sont intéressées à son impact sur le système 5-HT pourtant clé dans la physiopathologie de la DM. Au cours de ce travail de thèse nous avons pu montrer que le récepteur à l'insuline est présent sur les neurones 5-HT du NDR. Grâce à des techniques d'électrophysiologie ex- et in-vivo et de microdialyse intracérébrale réalisées sur modèle murin, nous avons caractérisé l'effet excitateur de l'insuline sur l'activité électrique des neurones 5-HT. Ces résultats nous ont amené à tester les effets comportementaux de l'insuline et à montrer les effets anxiolytiques de son injection intra-raphé et intra-nasale chez la souris saine. Dans un second temps, afin de se placer dans un contexte pathologique et de mieux comprendre l'impact de la perturbation de la signalisation de l'insuline sur l'humeur, nous avons étudié l'activité du système 5-HT et les comportements de type anxio-dépressifs dans des modèles murins de diabète de type 1 et 2 (DT1/DT2). Dans ces deux modèles, que ce soit dans un contexte d'insulinopénie (DT1) ou d'insulino-résistance (DT2), les souris présentent un phénotype anxieux et certains traits de la DM associés à un diminution de l'activité du système sérotoninergique du NDR. Enfin, nous avons tenté d'identifier l'implication de l'apeline, une adipokine connue pour ses propriétés insulino-sensibilisatrice sur les anomalies comportementales induites par un DT2. Nos résultats montrent que les souris présentant une invalidation génétique de l'apeline, sont plus susceptibles à développer une insulino-résistance en réponse à un régime alimentaire diabétogène et des troubles comportementaux. De manière intéressante le traitement par la metformine, un antidiabétique aux propriétés insulino-sensibilisatrice, ne permet pas l'amélioration des paramètres métaboliques de ces souris mutantes mais améliore leur état anxieux. Ainsi ce travail de thèse a permis de souligner l'existence d'interactions anatomiques et fonctionnelles entre le système insulinergique et sérotoninergique central ainsi que leur importance dans l'anxiété, un trouble psychiatrique souvent annonciateur d'un épisode dépressif. [...]