Thèse Rôle du Stress Précoce dans le Phénotype Émotionnel Cognitif et les Anomalies de la Récompense Alimentaire dans un Modèle Murin de Vulnérabilité à l'Anorexie Mentale H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris Cité École doctorale : Cerveau, cognition, comportement Laboratoire de recherche : Institut de Psychiatrie et Neurosciences de Paris Direction de la thèse : Virginie TOLLE ORCID 0000000344560002 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 L'anorexie mentale (AM) est un trouble psychiatrique grave touchant surtout les jeunes femmes et présentant le taux de mortalité le plus élevé parmi les maladies mentales (1 % par an). Elle est étroitement associée à l'anxiété, à la fois facteur de vulnérabilité et conséquence du trouble. Les conduites alimentaires restrictives constituent souvent des stratégies inadaptées de gestion de cette anxiété. L'absence de traitements réellement efficaces s'explique notamment par le manque de modèles animaux reproduisant la complexité de l'AM, notamment le niveau d'anxiété élevé observé chez les patientes. Nous posons l'hypothèse que l'anxiété participe au maintien et à la rechute de l'AM via des altérations du dialogue entre circuits émotionnels (amygdale) et de la récompense (striatum), renforçant les troubles alimentaires.

L'objectif de ce projet de thèse est de caractériser les mécanismes neurobiologiques impliqués dans les anomalies de la motivation alimentaire et du contrôle cognitif et émotionnel observées dans l'anorexie mentale (AM). Pour cela, nous développons un nouveau modèle murin combinant une restriction alimentaire chronique - reproduisant l'état de dénutrition et les altérations métaboliques caractéristiques de l'AM - et un stress chronique précoce, afin d'induire un phénotype cognitif et émotionnel proche de celui des patientes présentant une AM restrictive.

Le premier axe vise à explorer l'impact combiné du stress précoce et de la restriction alimentaire prolongée sur l'anxiété, la flexibilité cognitive, la compulsivité et la sensibilité à la récompense. Des souris C57/Bl6 exposées à un stress chronique durant la période périnatale seront soumises à une restriction alimentaire au long cours. Nous évaluerons l'émergence d'un phénotype anxieux et cognitif à l'aide de tests comportementaux adaptés de paradigmes cliniques validés au laboratoire. Sur le plan métabolique, les concentrations plasmatiques de ghréline et de LEAP2, deux senseurs métaboliques clés, seront mesurées afin d'identifier leur rôle potentiel comme médiateurs de la réponse au stress et de la vulnérabilité comportementale.

Le deuxième axe a pour objectif d'identifier les mécanismes neurobiologiques sous-jacents aux altérations observées. Nous analyserons l'activation neuronale (c-Fos, Egr1) dans les circuits impliqués dans l'anxiété, la récompense et la flexibilité cognitive, notamment l'axe amygdale-hypothalamus-striatum, en réponse au stress. Nous nous focaliserons principalement sur les neurones exprimant le récepteur de la ghréline (GHS-R) au niveau des neurones dopaminergiques de l'aire tegmentale ventrale (VTA) qui projettent vers l'amygdale et le striatum. L'activité dopaminergique dans le striatum et l'amygdale sera ensuite étudiée par photométrie fibrée, afin de préciser le rôle fonctionnel de ces circuits dans la modulation de la motivation alimentaire et des comportements anxieux.

Le troisième axe testera l'hypothèse selon laquelle le GHS-R exprimé dans les circuits VTA-amygdale et VTA-striatum contribue aux altérations émotionnelles et cognitives induites par le stress et la dénutrition. Nous utiliserons une approche chémogénétique (DREADD) pour moduler spécifiquement l'activité des neurones exprimant le GHS-R chez des souris GHSR-Cre. Après induction du phénotype anxieux et alimentaire, l'activation ou l'inhibition sélective de ces neurones permettra d'évaluer la possibilité de corriger les anomalies comportementales et motivationnelles.

Ce projet permettra d'offrir une compréhension intégrée des interactions entre stress précoce, signaux métaboliques et circuits dopaminergiques dans l'AM, et pourrait ouvrir la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblées. L'anorexie mentale (AM) est un trouble psychiatrique grave qui touche principalement les jeunes femmes et qui se caractérise par le taux de mortalité le plus élevé parmi les maladies mentales, soit environ 1 % par an, en grande partie dû au suicide et aux complications médicales, ainsi qu'à un lien étroit avec l'anxiété, à la fois comme facteur prédisposant et comme conséquence (2-4). Les comportements alimentaires restrictifs apparaissent souvent comme des réponses inadaptées à l'anxiété. Il n'existe pas à ce jour de traitements efficaces contre l'AM, en raison, en particulier, de l'absence de modèles animaux pertinents et récapitulant la complexité de la maladie, et notamment un niveau d'anxiété élevé, systématiquement observé chez les patientes souffrant d'AM (4). Nous émettons l'hypothèse que l'anxiété contribue au maintien, mais aussi à la rechute, chez les patients souffrant d'AM et est associée à des altérations du dialogue « émotion-circuit de la récompense », i.e. entre l'amygdale et le striatum, renforçant alors les altérations du comportement alimentaire.

Pour tester cette hypothèse, nous proposons de modifier le modèle murin « AM-like » validé sur le plan métabolique dans notre équipe en y intégrant des épisodes de stress précoce afin d'induire un phénotype stable de type anxieux à l'âge adulte. Cette approche intégrative vise à élucider comment des facteurs de risque comme l'anxiété combinée à une restriction alimentaire chronique interagissent pour maintenir et aggraver les symptômes de l'AM, identifiant in fine de nouvelles cibles mécanistiques et thérapeutiques.

Chez la souris, nous testerons cette hypothèse en utilisant un modèle murin de restriction alimentaire chronique actuellement utilisé par l'équipe, dans lequel nous induirons un comportement de type anxieux afin de déclencher les symptômes centraux de l'AM. Ce modèle enrichi nous permettra de disséquer les circuits neuronaux associés aux émotions et aux circuits de la récompense, qui pourraient directement contribuer au phénotype de type anxieux, à la perte de flexibilité cognitive et aux anomalies du comportement alimentaire. Notre intérêt se focalisera sur le striatum (en particulier, le noyau accumbens) qui intervient dans le traitement de la récompense et de la motivation, et sur l'amygdale, structure importante dans la régulation du stress et des réponses comportementales aux stimuli négatifs (peur/anxiété/évitement). Ces deux régions sont la cible d'afférences dopaminergiques provenant de l'aire ventrale tegmentale. Par ailleurs, elles contiennent des neurones qui expriment le GHS-R, récepteur à la ghréline et à son antagoniste, le LEAP2 que nous avons identifié récemment comme une cible thérapeutique majeure5. En effet, le GHS-R (Growth Hormone Secretagogue Receptor) est fortement exprimé dans les circuits neuronaux impliqués dans la régulation du comportement alimentaire (hypothalamus) et ceux impliqués dans les effets récompense de l'alimentation (neurones à dopamine du circuit mésocortico-stratial) mais aussi dans la régulation du stress et des émotions (amygdale). D'autre part, nous avons récemment montré que le ratio de la ghréline et du LEAP2, qui ont une action antagoniste au niveau du GHS-R, étaient des marqueurs de la rémission dans l'AM (5,6). La ghréline est une hormone orexigène, produite majoritairement par les cellules de l'estomac, elle stimule la prise alimentaire et l'effet récompense de l'alimentation mais a également été caractérisée par ses actions anxiolytiques. De façon intéressante, nous avons montré que ses concentrations plasmatiques sont augmentées dans l'AM malgré une prise alimentaire diminuée (5,7). A l'opposé de la ghréline, le LEAP2 est un peptide produit dans le foie et l'intestin, qui contrecarre les effets de la ghréline et qui est aussi augmenté dans l'AM, plus particulièrement chez les patientes qui rechutent. Nous avons également montré que la signalisation GHS-R jouait un rôle central dans l'anxiété, la compulsivité et la flexibilité cognitive, traits phénotypiques de l'AM (Mattioni et al. Personal communication).

Nous proposons ici de valider un modèle murin intégrant un phénotype d'anxiété chronique, induit expérimentalement, et de comprendre les mécanismes neurobiologiques mis en jeu, notamment en explorant les circuits qui font le lien entre la réponse au stress, les émotions et la récompense alimentaire et qui sont régulés par le GHS-R. Nous proposons également une intervention de chémogénétique pour moduler les neurones à GHSR du circuit VTA-amygdale-striatum afin de corriger les symptômes de l'AM induits par ce modèle de stress et de restriction alimentaire chronique. L'objectif de ce projet de thèse est de caractériser les mécanismes neurobiologiques associés aux anomalies de la motivation alimentaire et du contrôle cognitif et émotionnel dans l'anorexie mentale (AM). Nous utiliserons un nouveau modèle de souris qui combine une restriction alimentaire chronique (déjà bien validé dans notre équipe), mimant l'état de dénutrition et les caractéristiques métaboliques de l'AM, et un contexte environnemental de stress précoce afin d'induire un phénotype cognitif et émotionnel caractéristique des patientes souffrant d'AM. Le projet sera mené autour de 3 questions principales :

1/ Explorer les conséquences d'un stress précoce associé à une restriction alimentaire chronique sur l'expression du phénotype anxieux et cognitif et de la motivation alimentaire chez la souris. Le premier objectif est de développer et de valider un modèle murin AM-like en y intégrant un phénotype d'anxiété chronique, induit expérimentalement et de façon précoce chez la souris. Ce nouveau modèle permettra de valider le rôle de l'anxiété dans l'expression du phénotype métabolique, émotionnel et cognitif présents dans l'AM. Ce modèle combine différents facteurs de risque : stress chronique précoce et restriction alimentaire sur le long-terme. Pour reproduire le contexte de vulnérabilité au stress, nous utiliserons un modèle de souris C57/Bl6 exposées à un stress chronique durant la période périnatale. Nous rechercherons notamment si le modèle de stress chronique combiné à la restriction alimentaire chronique induit un phénotype cognitif et émotionnel similaire à ce qui peut être observé chez les patientes avec AM de type restrictif, à savoir compulsivité, perte de flexibilité cognitive, altération de la sensibilité à la récompense et anxiété et ce en utilisant des tests adaptés des tests cliniques, déjà validés au laboratoire. D'un point de vue métabolique, nous évaluerons également les concentrations plasmatiques de deux senseurs métaboliques étudiés dans l'équipe, la ghréline et du LEAP2, comme médiateurs potentiels de la réponse au stress.

2/ Déterminer les mécanismes neurobiologiques mis en jeu dans le phénotype anxieux et cognitif et les anomalies de la motivation alimentaire induits par le stress chronique précoce et la restriction alimentaire chronique. Le second objectif est de comprendre les mécanismes neurobiologiques mis en jeu dans les altérations métaboliques, émotionnelles et cognitives induites par le stress chronique précoce et la restriction alimentaire prolongée. Afin de mieux comprendre comment ce stress précoce et chronique affecte spécifiquement les régions cérébrales qui modulent l'anxiété, la récompense alimentaire et la flexibilité cognitive (amygdale-hypothalamus-striatum), nous analyserons dans un premier temps l'activation neuronale (facteur de transcription précoce comme la protéine c-Fos ou Egr1) dans ces régions sur le modèle préalablement validé sur le plan comportemental et suite à une exposition à un stress aigu (social ou de contention). Nous ciblerons plus particulièrement les neurones exprimant le récepteur à la ghréline (GHS-R) i) au niveau de l'aire tegmentale ventrale (VTA) en focalisant en particulier sur les neurones dopaminergiques (DA) dont une majorité est connectée avec le striatum (ii) au niveau de l'amygdale qui reçoit également des projections des neurones DA de la VTA et iii) au niveau du striatum qui exprime aussi le récepteur D2 à la dopamine. Une fois ces cibles neuronales identifiées, nous pourrons également explorer, grâce à l'enregistrement par photométrie fibrée, la signalisation dopaminergique au niveau du striatum et de l'amygdale.

3/ Corriger le phénotype induit par le stress chronique précoce et la restriction alimentaire prolongée en modulant par chémogénétique l'activité des neurones de la VTA ou de l'amygdale qui expriment le GHS-R. Nous émettons l'hypothèse que le GHS-R exprimé au niveau des circuits VTA-amygdale et VTA-striatum participe aux altérations émotionnelles et cognitives préalablement décrites. Aussi, nous utiliserons une approche de pharmacogénétique afin de manipuler spécifiquement l'activité neuronale in vivo. L'approche consistera à soumettre les animaux au stress chronique et à la restriction alimentaire comme décrit dans les objectifs 1 et 2 afin d'induire les symptômes anxieux, cognitifs et alimentaires caractéristiques de l'AM et d'explorer si l'activation ou l'inhibition des neurones exprimant le GHS-R corrigent ce phénotype. La modulation des neurones exprimant le GHS-R sera possible grâce à l'expression d'un récepteur (DREADD) modulable pharmacologiquement par le CNO spécifiquement au niveau de l'amygdale ou du striatum chez des souris GHSR-Cre. Cet objectif sera réalisé en partie en collaboration avec le laboratoire du Pr Suzanne Dickson qui a caractérisé le modèle de souris GHSR-Cre (1). Pour mener à bien les différentes expériences décrites ci-dessous, plusieurs cohortes d'animaux sont prévues, en particulier pour le comportement et les analyses neurobiologiques.
Modèle d'anxiété chez la souris combinée à une restriction alimentaire prolongée et validation comportementale. Ce modèle a pour objectif de reproduire certaines des expériences psychotraumatiques rapportées par les patients avec anorexie mentale (AM). Notre approche consiste à initier une exposition précoce au stress, suivie de la mise en oeuvre d'un protocole de restriction alimentaire chronique (FR) à l'âge adulte8. Un groupe témoin de souris non stressées sera également inclus. Toutes les souris femelles C57BL/6 (n = 12 par groupe), âgées de 6-8 semaines, seront ensuite divisées en deux groupes : AL (nourriture ad libitum) ; FR (restriction alimentaire). Afin d'induire un comportement chronique de type anxieux, nous soumettrons les souris à un stress précoce du deuxième jour postnatal (PND2) au PND 9, en adoptant un protocole validé, le «limited beeding-nesting», qui consiste à limiter la litière et le matériel de nidification. Ce paradigme entraîne des perturbations importantes dans les schémas de soins maternels, ce qui se traduit par un stress précoce chronique chez les petits, induisant des changements durables dans le développement de l'axe du stress, l'apparition de comportements de type anxieux et des changements métaboliques à l'âge adulte9. Entre le 25e et le 30e jour après la naissance (adolescence), toutes les souris seront soumises à trois tests classiquement utilisés pour évaluer leur comportement anxieux: le labyrinthe en croix surélevé, le test en champ ouvert et le test d'alimentation associée à la nouveauté (« novelty suppressed feeding »). Ensuite, les souris stressées et non stressées seront subdivisées en deux groupes distincts, comme indiqué précédemment. La restriction alimentaire débutera vers le 35e jour postnatal et se poursuivra pendant 15 à 30 jours. Le protocole prévoit une réduction initiale de 30 % de l'apport alimentaire quotidien, suivie d'une réduction supplémentaire de 50 % jusqu'à la fin du protocole. Le comportement anxieux sera ensuite évalué une deuxième fois après la restriction alimentaire. Par ailleurs, à l'aide de quatre tests supplémentaires seront ajoutés pour évaluer l'impact de ce protocole couplant anxiété et restriction alimentaire chroniques sur 1) le niveau d'anxiété générale et 2) la motivation et la compulsivité.
Le test de préférence alimentaire utilisant des aliments riches en calories déterminera l'impact de ce phénotype sur le choix naturel d'une nouvelle alimentation enrichie. Le test de préférence sociale évaluera le comportement d'interaction sociale pouvant refléter, comme le précédent, une altération de la motivation à s'engager dans l'investigation d'un congénère. Le test du splash test (vaporisation d'agar-agar sur le dos) permettra de déterminer les aspects compulsifs du comportement (évaluation du comportement lors de l'interaction avec un autre congénère). Le test d'enfouissement des billes (« marble burying test ») évaluera également un aspect de la compulsivité lié à un environnement stressant pour l'animal. Enfin, la réactivité de l'axe corticotrope sera mesurée par une analyse cintétique des concentrations de corticostérone suite à un stress aigu de contention .

Mesure du comportement et de la motivation alimentaire et de la flexibilité cognitive. Le comportement alimentaire est enregistré grâce à l'utilisation de cages d'alimentation automatisées (Drinking and Feeding Monotoring System, TSE Systems). Ce système de cages, utilisées en routine au laboratoire, nous permet de relever la quantité de nourriture consommée toutes les minutes sur plusieurs périodes de 24h. Pour la mesure de la motivation alimentaire et la flexibilité cognitive, les souris sont entrainées quotidiennement à une tâche de conditionnement opérant en chambres opérantes, utilisée en routine au laboratoire. La tâche consiste en une session quotidienne de 30 min durant laquelle l'animal pourra obtenir une récompense alimentaire en activant un « nose-poke » avec son museau. Le test est réalisé d'abord en conditions FR1 (un « nose-poke » = 1 récompense) puis FR5 (un « nose-poke » = 5 récompenses) pour l'apprentissage de la récompense. Cette tâche permet également d'évaluer la flexibilité cognitive en introduisant une session où le côté où la récompense est délivrée est modifié (test de reversal learning). Pour évaluer la motivation alimentaire, à la suite des étapes de Fixed-ratio (FR), nous réalisons un progressive ratio (PR =augmentation progressive de la quantité de récompense délivrée) qui comporte des sessions consécutives où la souris doit fournir plus d'effort que dans la session précédente pour obtenir la même récompense jusqu'à atteindre le « breaking point », c'est-à-dire l'effort maximum pour obtenir la récompense.

Dosages immunoenzymatiques des senseurs métaboliques. Durant chacun des protocoles, deux prélèvements sanguins sont réalisés afin de vérifier l'effet du protocole sur les concentrations circulantes de Ghréline et LEAP-2 grâce à des dosages immuno-enzymatiques sélectifs de chacun des peptides, précédemment validés.

Analyse de l'activation neuronale suite à un stress aigu. L'activation neuronale sera analysée par la détection immunohistochimique de marqueurs d'activation cellulaire (facteur de transcription précoce comme la protéine c-Fos ou la protéine Egr1) dans les neurones qui expriment le GHS-R. Le GHS-R sera visualisé grâce à l'injection au préalable de ghréline fluorescente (mise au point réalisée dans notre laboratoire) qui se lie spécifiquement au récepteur GHS-R dans les régions d'intérêt.

Chirurgie stéréotaxique pour l'enregistrement de l'activité dopaminergique en photométrie fibrée et la modulation chémogénétique et pour le silencing du GHS-R. Une chirurgie stéréotaxique est nécessaire pour l'injection des vecteurs génétiques (qui codent pour les senseurs dopaminergiques D-Light/GRAB-DA) et l'implantation des fibres photométriques dans le striatum ou l'amygdale, afin de réaliser l'enregistrement de l'activité des neurones à dopamine en temps réel. Les chirurgies sont réalisées sous anesthésie et analgésie adaptées. Elle est également nécessaire pour l'injection des vecteurs génétiques exprimant le récepteur DREADD activé pharmacologiquement.

Analyse des résultats. Les résultats sont comparés à l'aide de tests statistiques : ANOVA 2 voie pour l'effet du groupe expérimental et de la condition nutritionnelle (effet du stress chronique, effet de la restriction alimentaire) après vérification de la distribution normale avec un test de Shapiro-Wilk suivis des tests post-hoc (test de Tukey). Des test non paramétriques (test de Kruskal Wallis) seront utilisés si la distribution ne suit pas la loi normale.

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