1. Nicotine inhibits the VTA-to-amygdala dopamine pathway to promote anxiety
- Author
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Stéphanie Pons, Fabio Marti, Clément Solié, Jean-François Fiancette, Véronique Deroche-Gamonet, Joachim Jehl, Deniz Dalkara, Alexandre Mourot, Jean-Pierre Hardelin, Steve Didienne, Tinaïg Le Borgne, Stefania Tolu, Lauren M. Reynolds, B. Hannesse, Ines Centeno, Uwe Maskos, Sébastien Valverde, Maxime Come, Philippe Faure, Claire Nguyen, Sarah Mondoloni, Romain Durand-de Cuttoli, Laboratoire Plasticité du Cerveau Brain Plasticity (UMR 8249) (PdC), Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Neurosciences Paris Seine (NPS), Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physiopathologie de la Plasticité Neuronale (Neurocentre Magendie - U1215 Inserm), Université de Bordeaux (UB)-Institut François Magendie-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Neurobiologie intégrative des Systèmes cholinergiques / Integrative Neurobiology of Cholinergic Systems (NISC), Sorbonne Université (SU)-Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de la Vision, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), This work was supported by Centre national de la recherche scientifique (CNRS, UMR 8246), Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm, U1130), Fondation pour la recherche médicale (FRM, DEQ2013326488 to P.F., FDT201904008060 to S.M., ECO201806006688 to J.J., and SPF202005011922 to C.S.), French National Cancer Institute grants TABAC-16-022 and TABAC-19-020 (to P.F.), French state funds managed by Agence Nationale de la Recherche (ANR-16 Nicostress to P.F., ANR-19 Vampire to F.M.), and LabEx Bio-Psy (to P.F. and a doctoral fellowship to C.N.). L.M.R. was supported by a National Institute on Drug Abuse (NIDA)-Inserm Postdoctoral Drug Abuse Research Fellowship. P.F. and U.M. are members of LabEx Bio-Psy., ANR-16-CE16-0020,nicostress,Réseaux neuronaux sous-tendant l'intéraction entre stress et nicotine dans le cadre des troubles psychiatriques(2016), ANR-19-CE16-0001,VAmPiRe,Effets opposés de la nicotine sur des neurones dopaminergiques distincts : un rôle spécifique de la voie VTA-Amygdala dans le renforcement(2019), ANR-11-LABX-0035,BIOPSY,Laboratoire de Psychiatrie Biologique(2011), Moheb, Tara, Réseaux neuronaux sous-tendant l'intéraction entre stress et nicotine dans le cadre des troubles psychiatriques - - nicostress2016 - ANR-16-CE16-0020 - AAPG2016 - VALID, Effets opposés de la nicotine sur des neurones dopaminergiques distincts : un rôle spécifique de la voie VTA-Amygdala dans le renforcement - - VAmPiRe2019 - ANR-19-CE16-0001 - AAPG2019 - VALID, Laboratoire de Psychiatrie Biologique - - BIOPSY2011 - ANR-11-LABX-0035 - LABX - VALID, Neuroscience Paris Seine (NPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Neurocentre Magendie : Physiopathologie de la Plasticité Neuronale (U1215 Inserm - UB), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Male ,nucleus accumbens ,Dopamine ,Anxiety ,Receptors, Nicotinic ,dopamine circuits ,MESH: Nicotine ,Nicotine ,Mice ,[SCCO]Cognitive science ,0302 clinical medicine ,MESH: Amygdala ,Neural Pathways ,MESH: Dopaminergic Neurons ,MESH: Animals ,Nicotinic Agonists ,0303 health sciences ,Chemistry ,General Neuroscience ,musculoskeletal, neural, and ocular physiology ,amygdala ,Ventral tegmental area ,Nicotinic agonist ,medicine.anatomical_structure ,MESH: Receptors, Nicotinic ,addiction ,MESH: Nucleus Accumbens ,Reinforcement, Psychology ,psychological phenomena and processes ,medicine.drug ,ventral tegmental area ,MESH: Dopamine ,Nucleus accumbens ,Optogenetics ,Amygdala ,03 medical and health sciences ,mental disorders ,MESH: Nicotinic Agonists ,medicine ,Animals ,optogenetics ,MESH: Mice ,030304 developmental biology ,MESH: Anxiety ,Dopaminergic Neurons ,MESH: Neural Pathways ,[SCCO] Cognitive science ,MESH: Male ,Anxiogenic ,nervous system ,juxtacellular recordings ,MESH: Ventral Tegmental Area ,nicotinic acetylcholine receptors ,Neuroscience ,MESH: Reinforcement, Psychology ,030217 neurology & neurosurgery ,nicotine - Abstract
International audience; Nicotine stimulates dopamine (DA) neurons of the ventral tegmental area (VTA) to establish and maintain reinforcement. Nicotine also induces anxiety through an as yet unknown circuitry. We found that nicotine injection drives opposite functional responses of two distinct populations of VTA DA neurons with anatomically segregated projections: it activates neurons that project to the nucleus accumbens (NAc), whereas it inhibits neurons that project to the amygdala nuclei (Amg). We further show that nicotine mediates anxiety-like behavior by acting on β2-subunit-containing nicotinic acetylcholine receptors of the VTA. Finally, using optogenetics, we bidirectionally manipulate the VTA-NAc and VTA-Amg pathways to dissociate their contributions to anxiety-like behavior. We show that inhibition of VTA-Amg DA neurons mediates anxiety-like behavior, while their activation prevents the anxiogenic effects of nicotine. These distinct subpopulations of VTA DA neurons with opposite responses to nicotine may differentially drive the anxiogenic and the reinforcing effects of nicotine.
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- 2021
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