Perfusion et stimulation combinées avec voltampérométrie cyclique à balayage rapide (CIS-FSCV) pour évaluer la régulation du récepteur de la zone tegmentale ventrale de la dopamine phasique

La libération phasique de dopamine (DA) de la zone tegmentale ventrale (VTA) vers le noyau accumbens (NAc) joue un rôle vital dans les comportements liés à la récompense. Les neurones VTA DA passent d’un tir de type tonique (3-8 Hz) à un tir de type rafale (>14 Hz)¹, qui produit une libération phasique de DA dans le NAc. Le VTA exprime une variété de récepteurs somatodendritiques qui sont bien positionnés pour contrôler le passage du tonique au déclenchement en rafale^2,3,4,5. L’identification de ceux de ces récepteurs, et de leurs entrées respectives, contrôle la libération phasique de DA approfondira notre compréhension de la façon dont les circuits liés à la récompense sont organisés. Le but de la méthodologie décrite ici, combinée à la perfusion et à la stimulation avec la voltampérométrie cyclique à balayage rapide (CIS-FSCV), est d’évaluer rapidement et de manière robuste la fonctionnalité des récepteurs VTA dans la conduite de la libération phasique de DA.

Le terme perfusion et stimulation combinées (CIS) fait référence à la manipulation pharmacologique des récepteurs sur un groupe de neurones (ici le VTA) et à la stimulation de ces neurones pour étudier la fonction du récepteur. Chez le rat anesthésié, nous stimulons électriquement le VTA pour évoquer un grand signal DA phasique (1-2 μM) dans le noyau NAc, tel que mesuré par voltampérométrie cyclique à balayage rapide (FSCV). Les perfusions de médicaments pharmacologiques (c.-à-d. agonistes/antagonistes des récepteurs) au site de stimulation peuvent être utilisées pour mesurer la fonction des récepteurs VTA en observant le changement subséquent dans la libération phasique évoquée de DA. FscV est une approche électrochimique qui bénéficie à la fois d’une résolution spatiale (50-100 μm) et temporelle (10 Hz) élevée, et est bien adaptée pour mesurer les événements DA phasiques liés à la récompense^6,7. Cette résolution est plus fine que d’autres mesures neurochimiques in vivo, telles que la microdialyse. Ainsi, ensemble, CIS-FSCV est bien adapté pour évaluer la régulation des récepteurs VTA de la libération phasique de dopamine.

Une façon courante d’étudier la fonction du récepteur VTA consiste à utiliser une combinaison d’approches électrophysiologiques qui traitent de la façon dont ces récepteurs modifient la vitesse de tir des neurones^1,8. Ces études sont très utiles pour comprendre quels récepteurs sont impliqués dans le déclenchement de DA lors de l’activation. Cependant, ces études ne peuvent que suggérer ce qui pourrait se produire en aval au terminal axonal (c.-à-d. libération d’un neurotransmetteur). CIS-FSCV s’appuie sur ces études électrophysiologiques en répondant à la façon dont la sortie du déclenchement en rafale de VTA, la libération phasique de DA, est régulée par des récepteurs situés sur les dendrites VTA et les corps cellulaires. Ainsi, CIS-FSCV est bien adapté pour s’appuyer sur ces études d’électrophysiologie. À titre d’exemple, l’activation des récepteurs nicotiniques peut induire un déclenchement en rafale dans le VTA^9,et le CIS-FSCV chez le rat anesthésié a été utilisé pour montrer que l’activation du récepteur nicotinique de l’acétylcholine (nAChR) dans le VTA contrôle également la libération phasique de DA dans le NAc^10,11.

L’examen mécaniste de la régulation phasique de l’AD est également couramment étudié en utilisant des préparations de tranches parallèlement à l’application de médicaments au bain. Ces études se concentrent souvent sur la régulation présynaptique de la libération phasique de DA par les terminaux dopaminergiques, car les corps cellulaires sont souvent retirés de la tranche^12. Ces préparations sont précieuses pour étudier les effets des récepteurs présynaptiques sur les terminaux dopaminergiques, tandis que cis-FSCV est mieux adapté pour étudier les effets des récepteurs somatodendritiques sur les neurones dopaminergiques, ainsi que les entrées présynaptiques à la VTA. Cette distinction est importante, car l’activation du récepteur somatodendritique dans l’ATV peut avoir un effet différent de celui de l’activation du récepteur présynaptique NAc. En effet, le blocage des nAChRs présynaptiques dopaminergiques dans le NAc peut élever la libération phasique de dopamine lors du tir en rafale^13,alors que l’inverse est vrai chez VTA somatodendritc nAChRs^10,11.

CIS-FSCV est une approche idéale pour étudier la capacité des récepteurs VTA à réguler la libération phasique de DA. Il est important de noter que cette approche peut être effectuée chez un rat intact, qu’il soit anesthésié ou en mouvement libre. Cette approche convient aux études aiguës, à l’étude de la fonction des récepteurs dans son état de base^{10,14 ainsi} qu’aux études à long terme qui peuvent évaluer les changements fonctionnels dans un récepteur après une exposition à un médicament ou une manipulation comportementale^11,15.