Resilience & vulnerability to addiction on rats : revealing role of choice

L’addiction à la cocaïne, aussi appelée dépendance (APA 1994), est un trouble chronique associé à un risque élevé de rechute. Ce trouble touche une fraction significative des consommateurs de cocaïne (environ 15%) et est caractérisé par (1) une compulsion de la recherche et de la prise de cocaïne, (2) une perte de la capacité de contrôler sa consommation et (3) l’émergence d’un état émotionnel négatif (par exemple anxiété, irritabilité) lorsque le sujet dépendant est sevré. Le plus surprenant dans l’addiction est que les sujets atteints semblent agir contre leur propre intérêt, et ce malgré la conscience des conséquences néfastes de leur comportement. Un des grands enjeux actuels de la recherche sur l’addiction est de comprendre les mécanismes neurobiologiques expliquant le passage d’une consommation de drogue occasionnelle, récréative à une consommation compulsive et incontrôlée.Devant les limitations inhérentes aux études neurobiologiques chez l’homme (impossibilité d’utiliser des techniques invasives, méthodes employées corrélationnelles), ces études sont souvent complémentées par des études parallèles sur des modèles animaux de prise de drogue et d’addiction. Bien qu’ayant permis des découvertes importantes sur la neurobiologie de la cocaïne (comme par exemple l’implication du système dopaminergique dans les propriétés renforçantes de la cocaïne), la validité de ces modèles reste toutefois incertaine, en particulier à cause de l’absence de choix pendant l’accès aux drogues. Dans ces conditions, il est difficile de savoir si les animaux consomment de la drogue par compulsion ou bien par défaut d’autres choix.Afin d’étudier ce problème, nous avons développé dans notre équipe en 2007 un nouveau modèle dans lequel des rats ont le choix de prendre de la cocaïne ou de s’engager dans une autre activité récompensante (par exemple boire de l’eau sucrée avec de la saccharine). Il a ainsi pu être montré que la vaste majorité des animaux se détournaient de la drogue au profit de la récompense alternative. Mon travail de thèse a consisté à confirmer et tester la généralité et la robustesse de cette découverte surprenante. J’ai ainsi pu montrer que la cocaïne occupait une faible place sur l’échelle de valeur du rat, au niveau des concentrations les plus faibles d’eau sucrée. J’ai également pu établir que la préférence des animaux pour l’eau sucrée ne peut être expliquée ni par l’existence de propriétés anxiogènes de la cocaïne, ni par l’attrait pour la nouveauté du goût sucré et, enfin, ni par l’impossibilité de l’animal de contrôler son degré d’intoxication à la drogue. Enfin, de manière importante, j’ai pu constater que seule une minorité d’individus, n’excédant pas 15 % au niveau le plus sévère d’exposition à la drogue, continue à prendre de la cocaïne malgré le choix, même lorsqu’ils sont en privation alimentaire et qu’ils ont la possibilité de choisir un sucre naturel qui pourrait combler leur besoin en calories.L’ensemble de ces résultats pourrait alors signifier que, comme chez l’être humain, l’addiction à la cocaïne ne touche qu’une fraction minoritaire d’individus, la large majorité restante étant résiliente à l’addiction (c’est-à-dire résistante quelque soit le degré d’exposition à la cocaïne). Le modèle de choix pourrait donc servir à révéler et à sélectionner objectivement et efficacement les individus vulnérables face à l’addiction. Les nombreuses applications de cette méthode de sélection par le choix sont discutés à la fin de ma thèseDrug addiction is defined as compulsive drug use that is, excessive and difficult to control despite negative consequences. A critical problem in current addiction research is to understand the transition between controlled and compulsive drug use. In standard drug self-administration settings, animals have no choice than drug use. As a result, serious doubt exists about the interpretation of drug use in experimental animals. Is it symptomatic of an underlying addiction state or merely an expectable response to lack of choice? This incertitude in turn casts a shadow over many behavioral and neurobiological changes that have been well documented in animals following extended drug self-administration. Do they reflect pathological dysfunctions or normal neurobiological adaptations?To address this issue, we have recently developed in our lab a rat model of the transition to cocaine addiction was recently developed and partially validated. Overall, available evidence shows that when a valuable behavioral option, even a biologically or physiologically inessential one, is made available during access to cocaine self-administration, most rats readily abstain from cocaine use in favor of the alternative reward regardless of the amount of past cocaine use. The goal of my thesis was to continue the validation of this model. My main results demonstrate that cocaine is very low on the value ladder of rats, and that this can't be explained away neither by the anxiogenic properties of cocaine, neither by saccharin habituation or satiation nor by the impossibility of the animals to control their cocaine intoxication. Overall, only a small minority of rats continue to self-administer the drug despite the opportunity of making a different choice. This pattern of results (i.e., abstinence in most rats; cocaine preference in few rats) maps well onto what is currently known about the epidemiology of human cocaine addiction. It is thus possible that the minority of cocaine-preferring rats would be homologous to the minority of human cocaine users with a diagnosis of addiction while the remaining majority of abstinent rats would be resilient to cocaine addiction. Choice could represent an objective method of selection of addicted animals for future research on the neurobiological dysfunctions that are hypothesized to underlie cocaine addiction. Other competing interpretations of the same pattern of results are also discussed at the end of this thesi