La maladie, les traumatismes crâniens, les modifications génétiques et le traitement des souris avec des médicaments peuvent avoir des effets profonds sur le comportement. En utilisant des approches bien caractérisées et validées telles que l’enfouissement du marbre et le déchiquetage des nids, les comportements compulsifs peuvent être documentés avec précision chez la souris en tant que modèles de trouble obsessionnel-compulsif humain et de trouble du spectre autistique.
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Article de méthode
Marbre enterrant et Nestlet déchiquetage comme tests de répétitives, comportements compulsifs comme-chez les souris
Dans cet article
Résumé
Résumé
Le trouble obsessionnel-compulsif (TOC) et les troubles du spectre autistique (TSA) sont des affections psychiatriques graves et débilitantes qui constituent chacune un problème de santé publique important, en particulier chez les enfants. Ces deux conditions sont mises en évidence par l’expression répétée de comportements dénués de sens. Les personnes atteintes de TOC montrent souvent des vérifications, des lavages fréquents des mains et des comptages. Les enfants atteints de TSA se livrent également à des tapotements répétitifs, à des battements de bras ou de mains et à des balancements. Ces comportements peuvent varier considérablement en intensité et en fréquence d’expression. Des formes plus intenses de comportements répétitifs peuvent même entraîner des blessures (par exemple, un toilettage excessif, le lavage des mains et l’autostimulation). Ces comportements sont donc très perturbateurs et rendent difficile le discours social normal. Les options de traitement des comportements répétitifs dans les TOC et les TSA sont quelque peu limitées et il y a un grand intérêt à développer des thérapies plus efficaces pour chaque condition. De nombreux modèles animaux pour évaluer les comportements compulsifs ont été développés au cours des trois dernières décennies. Les modèles d’animaux les plus valides et les plus faciles à utiliser sont peut-être le test d’enfouissement du marbre et le test de déchiquetage des nids. Les deux tests tirent parti du fait que les comportements cibles se produisent spontanément chez la souris. Dans le test d’enfouissement du marbre, 20 billes sont disposées sur la surface d’une litière propre. Le nombre de billes enterrées au cours d’une séance de 30 minutes est noté par des enquêteurs aveugles au traitement ou à l’état des sujets. Dans l’essai de déchiquetage du nidentel, un nquelet composé de fibre de coton pulpée est prépesé et placé sur la litière de la cage et la quantité de nids restant intacte après une séance d’essai de 30 minutes est déterminée. À l’heure actuelle, nous décrivons les protocoles et montrons la documentation cinématographique de l’enfouissement du marbre et du déchiquetage des nids. Les deux tests sont facilement et précisément notés et chacun est sensible aux petits changements dans l’expression de comportements compulsifs qui résultent de manipulations génétiques, de maladies ou de traumatismes crâniens.
Introduction
Les modèles murins de comportements humains, et en particulier de troubles psychiatriques, constituent des approches expérimentales importantes et essentielles pour l’étude des mécanismes de la maladie et pour le développement de nouvelles thérapies. De nombreuses maladies psychiatriques restent extrêmement difficiles à modéliser chez l’animal (par exemple, la schizophrénie). Cependant, les animaux présentent un grand nombre de comportements naturels et distinctifs qui peuvent facilement être liés à des comportements similaires chez les humains. Le mouvement ou l’activité locomotrice est un exemple de comportement chez les animaux qui a une contrepartie chez l’homme. Les rongeurs adoptent souvent une variété de comportements répétitifs, par exemple le toilettage ou le creusement. Le trouble obsessionnel-compulsif (TOC) est une condition psychiatrique qui implique l’apparition de comportements récurrents et indésirables chez l’homme. Les comportements très caractéristiques du TOC comprennent la vérification, le comptage et le lavage ou le toilettage excessifs. Le TOC est un trouble psychiatrique très répandu (qui touche 1 à 3 % de la population) et débilitant1. Un grand nombre d’approches pharmacologiques et comportementales ont été utilisées pour traiter le TOC. Beaucoup d’entre eux ne fournissent pas de soulagement à long terme et la rechute est fréquente à la fin d’un régime de traitement2,3. Une autre condition psychiatrique qui implique l’expression de comportements répétitifs est le trouble du spectre autistique (TSA). Les TSA se caractérisent par des déficits de communication et d’interaction sociale et des comportements répétitifs et stéréotypés, notamment la rotation, le balancement, le battement des doigts et des mouvements corporels complexes. Les Centers for Disease Control and Prevention ont estimé qu’environ 1 enfant sur 88 est diagnostiqué avec des TSA. Les options de traitement de ce trouble sont extrêmement limitées en nombre et en efficacité4,5. L’intensité et la fréquence d’apparition de comportements répétitifs dans les TOC et les TSA peuvent devenir suffisamment importantes pour remplacer la plupart des autres comportements normaux et des interactions sociales chez les patients atteints de ces conditions. À la lumière de la prévalence et de la nature débilitante des troubles psychiatriques caractérisés par des comportements répétitifs, et compte tenu de la mauvaise compréhension de leurs causes et des options de traitement limitées, l’utilisation de modèles animaux pour étudier ces comportements devient encore plus urgente.
Un grand nombre de modèles animaux de comportements répétitifs tels que vus dans les TOC et les TSA ont été développés au cours des 30 dernières années et de nombreuses excellentes revues décrivant ces modèles ont été publiées6-14. En général, ces modèles établis peuvent être classés comme génétiques, pharmacologiques, neurodéveloppementaux et comportementaux et la plupart montrent une bonne valeur apparente, conceptuelle et prédictive6,7. Nous avons utilisé deux modèles comportementaux - l’enfouissement de marbre et le déchiquetage de nids - pour évaluer les comportements répétitifs chez des souris génétiquement appauvries en sérotonine15,16. Ces méthodes présentent de nombreux avantages, dont la facilité d’utilisation, la précision avec laquelle les comportements peuvent être notés, l’exposition spontanée de ces comportements chez les rongeurs et leur utilisation dans le criblage à haut débit de souris génétiquement modifiées pour des phénotypes comportementaux anormaux. De plus, chaque test est effectué dans des cages d'habitation pour rongeurs standard et familières contenant la même litière que celle utilisée dans les cages domestiques des sujets, minimisant ainsi la nécessité d'habituer les souris à de nouvelles chambres d'essai. Il n’est pas nécessaire de restreindre la nourriture et/ou l’eau pour « motiver » les souris à performer. Le test d’enfouissement du marbre tire parti de la propension des souris à creuser dans des milieux naturels (p. ex. terriers, tunnels d’évacuation) et dans la litière standard des cages, et le test de déchiquetage du nid tire parti du fait que les souris sont des animaux nicheurs par nature qui construisent des nids pour se protéger et protéger leur progéniture contre les conditions environnementales (p. ex.son, lumière, température). À l’aide de matériaux de logement pour rongeurs non spécialisés et couramment disponibles, les tâches d’enfouissement du marbre et de déchiquetage des nids sont des tests comportementaux simples et puissants de comportements répétitifs et compulsifs chez la souris.
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Protocole
Tous les protocoles utilisant des animaux ont été réalisés en stricte conformité avec les recommandations du Guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire des National Institutes of Health. Les protocoles ont été approuvés par le Comité de soins et d’utilisation institutionnels de l’Université d’État de Wayne (numéro de permis A3310-01).
1. Préparation des cages pour l’enfouissement du marbre et le broyage des nids
- Utilisez des cages à rats en polycarbonate standard (26 cm x 48 cm x 20 cm) avec des couvercles filtrants pour l’essai d’enfouissement du marbre. Ajoutez de la litière de souris fraîche et non parfumée dans chaque cage à une profondeur de 5 cm et nivelez la surface de la litière en insérant une autre cage de la même taille sur la surface de la litière. Cela a l’avantage supplémentaire d’imprimer un modèle de lignes parallèles sur la surface de la litière qui peut être utilisé pour le placement du marbre.
- Placez doucement des billes de jouets en verre standard (styles et couleurs assortis, 15 mm de diamètre, 5,2 g de poids) sur la surface de la literie en 5 rangées de 4 billes (voir Figure 1A). Lavez les billes avec un détergent de laboratoire doux, rincez-les abondamment à l’eau distillée-déminéralisée et séchez-les avant chaque utilisation.
- Utilisez des cages à rats en polycarbonate standard (19 cm x 29 cm x 13 cm) avec des couvercles filtrants ajustés pour l’essai de déchiquetage du nid. Ajoutez de la litière de souris fraîche et non parfumée dans chaque cage à une profondeur de 0,5 cm et emballez la litière en insérant une autre cage de la même taille sur la surface de la litière.
- Peser les nids en fibre de coton disponibles dans le commerce (5 cm x 5 cm, 5 mm d’épaisseur, ~2,5 g chacun) sur une balance analytique et placer un nid sur le litière dans chaque cage d’essai (voir figure 3A).
- Réglez des chronomètres ou des minuteries pour chronométrer la durée des sessions (30 min pour chaque test).
2. Manipulation des animaux avant l’essai
- Domestiquez les souris individuellement ou en groupe dans une pièce avec un cycle lumière/obscurité de 12 heures. Donnez à toutes les souris de la nourriture et de l’eau à volonté. Manipulez les souris avec douceur pendant trois à cinq jours avant le test. Utilisez des souris de l’un ou l’autre sexe pour les deux tests.
- Effectuez des tests comportementaux entre 9h00 et 16h00 et transportez toutes les cages domestiques contenant des souris à la salle d’essai 60 minutes avant le début des tests.
3. Test d’enfouissement du marbre
- Placez une souris dans un coin de la cage contenant des billes, en prenant soin de placer la souris sur une litière aussi loin que possible des billes, et placez le couvercle du filtre sur la cage. Retenez la nourriture et l’eau pendant le test. Laissez la souris dans la cage sans être dérangée pendant 30 min.
- Retirez la souris et remettez-la dans sa cage d’origine une fois le test terminé, en prenant soin de ne pas déplacer ou déloger les billes lors du retrait du sujet de la cage.
- Les marqueurs de tâches (2-3) ne connaissent pas les conditions de traitement ou le génotype de la souris testée pour compter le nombre de billes enterrées. Marquez une bille comme enterrée si les deux tiers de sa surface sont recouverts de litière. Scores moyens pour le nombre de billes enterrées pour chaque souris.
- Récupérez les 20 billes de la litière. Jetez la literie.
4. Test de broyage Nestlet
- Placez une souris dans une cage contenant un seul nid pré-pesé et placez le couvercle du filtre sur la cage. Retenez la nourriture et l’eau pendant le test. Laissez la souris tranquille dans la cage avec le nid pendant 30 min.
- Retirez la souris et retournez-la dans sa cage d’origine une fois le test terminé. Retirez le reste intact du matériau du nid de la cage à l’aide d’une pince et laissez sécher O/N.
- Pesez le nid restant non déchiqueté et divisez ce poids par le poids de départ pour calculer le pourcentage de nids déchiquetés. Si vous le souhaitez, notez la forme du nid produit par la souris sujette à l’aide d’une échelle d’évaluation définitive du nid à 5 points17, mais en sachant que cette échelle est généralement destinée à noter la construction du nid, et non le déchiquetage obsessionnel.
- Jetez le reste du matériel de nidification déchiqueté et de la litière.
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Résultats
Un avantage principal des tests de dissimulation de billes et de déchiquetage de nid en coton est qu’ils reposent chacun sur des comportements naturels et spontanés des souris, quantifiables après la fin du test, ce qui permet à un seul chercheur de mettre en place une expérience puis de rester à l’extérieur de la salle de test jusqu’à la fin des séances. Une étape cruciale du test de dissimulation de billes consiste à retirer soigneusement l’animal de la cage après le test. En effet, les souris tentent généralement d’év...
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Discussion
Les tests d’enfouissement de marbre et de déchiquetage de nids sont de bons exemples de méthodes comportementales pour étudier les comportements répétitifs et compulsifs chez la souris. Les deux tests montrent une excellente validité faciale, conceptuelle et prédictive pour les troubles humains qu’ils modélisent6-11. Ces comportements répétitifs sont naturels et spontanés chez les rongeurs et leur fréquence et leur intensité peuvent varier après des modifications génétiques, comme montré ci-dessous, ou après u...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.
Remerciements
Ce travail a été soutenu par des subventions du ministère des Anciens combattants et des National Institutes of Health.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Jouets en verre billes magasin de | jouets local | N/A | styles assortis, couleurs, clairs et opaques |
| Nestlets | Ancare | NES3600 | |
| N10 série Cage à souris | Ancare | N10HT | à rongeurs standard avec fil de fer |
| Cage à rats série R20 Ancare | R20 | cage à rongeurs standard avec dessus en fil de fer | |
| Bed-o’Cobs | The Andersons | 8B | Litière standard pour rongeurs, 1/8 po |
Références
- Chamberlain, S. R., Blackwell, A. D., Fineberg, N. A., Robbins, T. W., Sahakian, B. J. The neuropsychology of obsessive compulsive disorder: the importance of failures in cognitive and behavioural inhibition as candidate endophenotypic markers. Neurosci. Biobehav. Rev. 29, 399-419 (2005).
- McGuire, J. F., Lewin, A. B., Horng, B., Murphy, T. K., Storch, E. A. The nature, assessment, and treatment of obsessive-compulsive disorder. Postgrad. Med. 124, 152-165 (2012).
- Fineberg, N. A., Brown, A., Reghunandanan, S., Pampaloni, I. Evidence-based pharmacotherapy of obsessive-compulsive disorder. Int. J. Neuropsychopharmacol. 15, 1173-1191 (2012).
- Dove, D., et al. Medications for adolescents and young adults with autism spectrum disorders: a systematic review. Pediatrics. 130, 717-726 (2012).
- Doyle, C. A., McDougle, C. J. Pharmacotherapy to control behavioral symptoms in children with autism. Expert Opin. Pharmacother. 13, 1615-1629 (2012).
- Albelda, N., Joel, D. Current animal models of obsessive compulsive disorder: an update. Neuroscience. 211, 83-106 (2012).
- Albelda, N., Joel, D. Animal models of obsessive-compulsive disorder: Exploring pharmacology and neural substrates. Neurosci. Biobehav. Rev. 36, 47-63 (2012).
- Wang, L., Simpson, H. B., Dulawa, S. C. Assessing the validity of current mouse genetic models of obsessive-compulsive disorder. Behav. Pharmacol. 20, 119-133 (2009).
- Joel, D. Current animal models of obsessive compulsive disorder: a critical review. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 30, 374-388 (2006).
- Witkin, J. M. Animal models of obsessive-compulsive disorder. Curr. Protoc. Neurosci. 30, 1-9 (2008).
- Deacon, R. M. Digging and marble burying in mice: simple methods for in vivo identification of biological impacts. Nat. Protoc. 1, 122-124 (2006).
- Moy, S. S., Nadler, J. J., Magnuson, T. R., Crawley, J. N. Mouse models of autism spectrum disorders: the challenge for behavioral genetics. Am. J. Med. Genet. C Semin. Med. Genet. 142, 40-51 (2006).
- Crawley, J. N. Mouse behavioral assays relevant to the symptoms of autism. Brain Pathol. 17, 448-459 (2007).
- Silverman, J. L., Yang, M., Lord, C., Crawley, J. N. Behavioural phenotyping assays for mouse models of autism. Nat. Rev. Neurosci. 11, 490-502 (2010).
- Angoa-Perez, M., et al. Genetic depletion of brain 5HT reveals a common molecular pathway mediating compulsivity and impulsivity. J. Neurochem. 121, 974-984 (2012).
- Kane, M. J., et al. Mice genetically depleted of brain serotonin display social impairments, communication deficits and repetitive behaviors: possible relevance to autism. PLoS One. 7, (2012).
- Deacon, R. M. Assessing nest building in mice. Nat. Protoc. 1, 1117-1119 (2006).
- Thomas, D. M., Angoa Perez,, Francescutti-Verbeem, D. M., Shah, M. M., Kuhn, D. M. The role of endogenous serotonin in methamphetamine-induced neurotoxicity to dopamine nerve endings of the striatum. J. Neurochem. 115, 595-605 (2010).
- Gyertyan, I. Analysis of the marble burying response: marbles serve to measure digging rather than evoke burying. Behav. Pharmacol. 6, 24-31 (1995).
- Thomas, A., et al. Marble burying reflects a repetitive and perseverative behavior more than novelty-induced anxiety. Psychopharmacology. 204, 361-373 (2009).
- Hayashi, E., Kuratani, K., Kinoshita, M., Hara, H. Pharmacologically distinctive behaviors other than burying marbles during the marble burying test in mice. Pharmacology. 86, 293-296 (2010).
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Réimpressions et autorisations
