Sex-dependent effects of acute stress on hippocampal synaptic plasticity

Abstract

Essentiel à la survie, le stress est une expérience connue de tous les organismes. Son excès, tout comme son manque, peut cependant induire des conséquences néfastes pour la santé. Ainsi, un stress aigu peut engendrer des déficits au niveau des fonctions cognitives via l’activation de récepteurs aux glucocorticoïdes (GRs). L’activation de ces-derniers peut perturber les fonctions neuronales et induire des altérations du comportement et même de la physiologie neuronale. À ce jour, très peu d’information est disponible quant aux effets précis de l’activation des GRs sur la plasticité et la fonction synaptique; d’autant moins lorsque les différences sexuelles sont prises en compte. De plus, la manière dont la signalisation GR dans les types de cellules non- neuronales contribue au dysfonctionnement synaptique associé au stress reste encore moins claire. Ainsi, notre but était de caractériser les effets du stress aigu sur la fonction synaptique de l’hippocampe chez les souris mâles et femelles afin de mettre en évidence le rôle de la signalisation aux glucocorticoïde au sein des cellules non-neuronales. À cet effet, des souris ont été soumises à un test de nage forcée (acute swim stress), puis des tranches d’hippocampe ont été préparées in-vitro pour l’étude électrophysiologique. Les souris mâles ont exprimé une réponse neuroendocrine plus prononcée au stress aigu, alors que cette dernière est demeurée absente chez les femelles. Dans cet ordre d’idées, les déficits de potentialisation à long-terme (LTP) obtenus en réponse au stress ont aussi été observés exclusivement chez les mâles. Finalement, les enregistrements électrophysiologiques en cellule-attachée ont montré qu’un stress aigu augmente l’excitabilité intrinsèque dans CA1 chez les deux sexes, mais que des modifications aux afférences excitatrices de CA1 sont observés seulement chez les mâles.

Stress is a global experience across all organisms, and although important for our survival, stress can have detrimental effects on brain health. More specifically, acute stress induces an intense deficit in cognitive function via the activation of glucocorticoid receptors (GRs). The activation of GRs can modify neuronal function and structure to promote lasting changes in behaviour and physiology. Despite this, the effects and precise mechanisms of stress and GR activation on synaptic function and plasticity in male and female mice remain unclear. Furthermore, how GR signalling in non-neuronal cell types contributes to the synaptic dysfunction associated with stress remains even less clear. Thus, we aimed to conduct a detailed characterization of the effects of acute stress on hippocampal synaptic function in male and female mice and highlight the role of GR signalling in non-neuronal cell types in governing these effects. To accomplish this, mice were subjected to an acute swim stress and hippocampal brain slices were prepared for in-vitro electrophysiology. We found that male mice have a pronounced neuroendocrine response to acute stress, accompanied by an increase in astrocyte GR signalling. However, these changes were absent in female mice. In line with this, we have also found that stress-induced impairments of hippocampal long-term potentiation (LTP) are specific to males. Finally, whole-cell patch clamp recordings demonstrate that acute stress increases the intrinsic excitability of CA1 neurons in male and female mice; however, only male mice have changes in the excitatory inputs of CA1 neurons. Overall, our results demonstrate a sexually dimorphic response to an acute swim stress.