Utilisation de l’optogénétique pour inverser la neuroplasticité et inhiber la recherche de cocaïne chez le rat

Matthew T. Rich; Yanhua H. Huang; Mary  M. Torregrossa

doi:10.3791/63185

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Article de méthode

Utilisation de l’optogénétique pour inverser la neuroplasticité et inhiber la recherche de cocaïne chez le rat

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DOI :

10.3791/63185

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5 octobre 2021

Matthew T. Rich¹^,² , Yanhua H. Huang¹ , Mary M. Torregrossa¹

¹Department of Psychiatry, University of Pittsburgh, ²Department of Psychiatry, Rutgers University

Dans cet article

Résumé

Les méthodes décrites ici décrivent une procédure utilisée pour inverser optogénétiquement la plasticité induite par la cocaïne dans un circuit comportementalement pertinent chez le rat. La stimulation optique soutenue à basse fréquence des synapses thalamo-amygdales induit une dépression à long terme (LTD). La DLT optogénétique in vivo induite chez des rats ayant consommé de la cocaïne a entraîné une atténuation subséquente de la recherche de drogue motivée par des signaux.

Résumé

Ce protocole démontre les étapes nécessaires à l’utilisation d’outils optogénétiques pour inverser la plasticité induite par la cocaïne dans les circuits thalamo-amygdale afin de réduire les comportements ultérieurs de recherche de cocaïne chez le rat. Dans nos recherches, nous avions constaté que lorsque des rats s’auto-administrent de la cocaïne par voie intraveineuse associée à un signal audiovisuel, les synapses formées aux entrées du noyau géniculé médian du thalamus (MGN) sur les principaux neurones de l’amygdale latérale (LA) deviennent plus fortes à mesure que l’association signale-cocaïne est apprise. Nous avons émis l’hypothèse que l’inversion de la plasticité induite par la cocaïne au niveau de ces synapses réduirait le comportement de recherche de cocaïne motivé par les signaux. Afin d’accomplir ce type de neuromodulation in vivo, nous voulions induire une dépression synaptique à long terme (LTD), qui diminue la force des synapses MGN-LA. À cette fin, nous avons utilisé l’optogénétique, qui permet la neuromodulation des circuits cérébraux à l’aide de la lumière. L’opsine excitatrice oChiEF a été exprimée sur des terminaux MGN présynaptiques dans l’AL en infusant un AAV contenant oChiEF dans le MGN. Des fibres optiques ont ensuite été implantées dans le LA et une lumière laser de 473 nm a été pulsée à une fréquence de 1 Hz pendant 15 minutes pour induire la LTD et inverser la plasticité induite par la cocaïne. Cette manipulation produit une réduction durable de la capacité des signaux associés à la cocaïne à induire des actions de recherche de drogue.

Introduction

La toxicomanie est un problème de santé publique très grave aux États-Unis et dans le monde. Malgré des décennies de recherches intenses, il existe très peu d’options thérapeutiques efficaces ^1,2. Un revers majeur du traitement est le fait que la consommation chronique de drogues génère des souvenirs associatifs à long terme entre les signaux environnementaux et la drogue elle-même. La réexposition à des signaux liés à la drogue entraîne des réponses physiologiques et comportementales qui motivent la consommation continue de drogues et la rechute³. Une nouvelle stratégie thérapeutique c....