Abstract Repetitive behaviors are core symptoms of autism spectrum disorders (ASD) and fragile X syndrome (FXS), the prevalent genetic cause of intellectual disability and autism. The nigrostriatal dopamine (DA) circuit rules movement and habit formation; therefore, its dysregulation stands as a leading substrate for repetitive behaviors. However, beyond indirect evidence, specific assessment of nigral DA neuron activity in ASD and FXS models is lacking. Here, we show that hyperactivity of substantia nigra pars compacta (SNpc) DA neurons is an early feature of FXS. The underlying mechanisms rely on mGluR1 and ErbB receptors. Up-regulation of ErbB4 and ErbB2 in nigral DA neurons drives neuronal hyperactivity and repetitive behaviors of the FXS mouse, simultaneously rescued by ErbB inhibition. In conclusion, beyond providing the first evidence of dysregulation of the SNpc DA nucleus in FXS, we identify novel targets - ErbB receptors - whose inhibition proficiently attenuates repetitive behaviors, thus opening an avenue toward innovative therapies for ASD and FXS.

ABSTRACT Increasing efforts have been made to elucidate how genetic and environmental factors interact in Parkinson’s disease (PD). In the present study, we assessed the development of PD-like symptoms on a genetic PD rat model overexpressing human α-synuclein ( Snca +/+ ) at a presymptomatic age, exposed to a pro-inflammatory insult by intraperitoneal injection of lipopolysaccharide (LPS), using immunohistology, high-dimensional flow cytometry, electrophysiology, and behavioral analyses. A single injection of LPS to both WT and Snca +/+ rats triggered long-lasting increased activation of pro-inflammatory microglial markers, infiltrating monocytes and T-lymphocytes. However, only LPS Snca +/+ rats displayed dopaminergic neuronal loss in the substantia nigra pars compacta (SNpc), associated with a reduction of evoked dopamine release in the striatum. No significant changes were observed in the behavioral domain. We propose our double-hit animal as a reliable model to investigate the mechanisms whereby α-synuclein and inflammation interact to promote neurodegeneration in PD.

Treatment with L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-Dopa) compensates for decreased striatal dopamine (DA) levels and reduces Parkinson's disease (PD) symptoms. However, during disease progression, L-Dopa-induced dyskinesia (LID) develops virtually in all PD patients, making the control of PD symptoms difficult. Thus, understanding the mechanisms underlying LID and the control of these motor abnormalities is a major issue in the care of PD patients. From experimental and clinical studies, a complex cascade of molecular and cellular events emerges, but the primary determinants of LID are still unclear. Here, with a translational approach, including four animal models and a wide cohort of PD patients, we show that striatal DA denervation is the major causal factor for the emergence of LID, while α-synuclein aggregates do not seem to play a significant role. Our data also support the concept that maladaptive basal ganglia plasticity is the main pathophysiological mechanism underlying LID.