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Article de méthode

Modèles animaux de dépression - Modèle de désespoir chronique (MDP)

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DOI :

10.3791/62579

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23 septembre 2021

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1Department of Psychiatry and Psychotherapy, Medical Center - University of Freiburg, Faculty of Medicine, University of Freiburg, 2Berta-Ottenstein-Programme for Clinician Scientists, Faculty of Medicine, University of Freiburg, 3Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg, Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives, 4Department of Stereotactic and Functional Neurosurgery, Medical Center - University Freiburg, Faculty of Medicine, University of Freiburg, 5Center for Basics in Neuromodulation, Faculty of Medicine, University of Freiburg

Dans cet article

Résumé

Le modèle murin de désespoir chronique (CDM) de la dépression consiste en des séances de natation forcée répétitives et une autre phase de natation retardée en lecture. Il représente un modèle approprié pour l’induction d’un état dépressif chronique stable pendant au moins 4 semaines, modifiable pour évaluer les interventions de traitement subchronique et aigu.

Résumé

Le trouble dépressif majeur est l’une des formes les plus répandues de maladies mentales et cause d’énormes souffrances individuelles et un fardeau socioéconomique. Malgré son importance, le traitement pharmacologique actuel est limité et de nouvelles options de traitement sont nécessaires de toute urgence. Un facteur clé dans la recherche de nouveaux médicaments potentiels est l’évaluation de leur puissance antidépressive dans des modèles animaux appropriés. Le test classique de nage forcée de Porsolt a été utilisé à cette fin pendant des décennies pour induire et évaluer un état dépressif. Il consiste en deux courtes périodes de nage forcée : la première pour induire un état dépressif et la seconde le lendemain pour évaluer l’effet antidépresseur de l’agent administré entre les deux séances de natation. Ce modèle pourrait convenir comme outil de dépistage des agents antidépresseurs potentiels, mais ignore l’apparition retardée de l’action de nombreux antidépresseurs. Le MDP a été récemment établi et représentait une modification du test classique avec des différences notables. Les souris sont obligées de nager pendant 5 jours consécutifs, suivant l’idée que chez l’homme, la dépression est induite par un stress chronique plutôt que par un stress aigu. Dans une période de repos de plusieurs jours (1-3 semaines), les animaux développent un désespoir comportemental soutenu. La méthode de lecture standard est la mesure du temps d’immobilité dans une séance de natation retardée supplémentaire, mais plusieurs méthodes alternatives sont proposées pour obtenir une vision plus large de l’état d’humeur de l’animal. Plusieurs outils d’analyse peuvent être utilisés pour cibler les changements comportementaux, moléculaires et électrophysiologiques. Le phénotype déprimé est stable pendant au moins 4 semaines, offrant une fenêtre de temps pour les stratégies de traitement antidépresseur rapides mais aussi subchroniques. En outre, les modifications dans le développement d’un état dépressif peuvent être traitées à l’aide de cette approche. Le MDP représente donc un outil utile pour mieux comprendre la dépression et développer de nouvelles interventions thérapeutiques.

Introduction

Les troubles affectifs, tels que les troubles dépressifs majeurs, sont parmi les maladies mentales les plus fréquentes et les plus difficiles et sont associés à une souffrance individuelle élevée1, à une augmentation du risque de suicide2 et à un fardeau socioéconomique considérable3 pour la société. Malgré son impact, les options de traitement sont limitées et il est urgent de développer de nouvelles interventions antidépressives, en particulier en raison de la crise de l’innovation en psychopharmacologie au cours des dernières décennies. Afin de comprendre la physiopathologie de la dépression et de tester de nouveaux agents potentiels, des modèles animaux rationnels et valides sont nécessaires de toute urgence4. Pendant près d’un demi-siècle, le test classique de nage forcée (FST), décrit à l’origine par Porsolt5, a été utilisé comme induction et lecture pour le dépistage de nouveaux antidépresseurs potentiels. Il s’agit d’une période de nage forcée de 5 à 15 minutes le jour 1, d’une application unique de médicaments et d’une évaluation de la portion que les souris passent immobiles dans l’eau lors d’une autre période de nage le lendemain. Le temps d’immobilité a été considéré comme représentant un comportement d’évasion naturel manquant et on pensait qu’il était en corrélation avec le degré d’un état de dépression chez les souris5.

Le TSF classique a été fortement critiqué, non seulement dans la communauté scientifique6,7,8 mais aussi dans les médias publics8. La plupart des controverses autour du TSF sont dues aux courtes périodes d’induction et de traitement de seulement 1 jour dans le paradigme classique. On a fait valoir que le TSF représente plutôt un modèle de traumatisme aigu qu’un état comparable à la dépression humaine. De plus, le test porsolt pourrait convenir comme outil de dépistage des agents antidépresseurs potentiels, mais il ignore le début retardé de l’action de nombreux antidépresseurs.

Le modèle de désespoir chronique (MDP)9,10,11,12,13,14,15, qui est dérivé du TSF original, représente un modèle animal plus approprié pour la dépression. Dans le MDP, le stress répété de la natation pendant 5 jours consécutifs évite les effets traumatiques aigus. En ne parvenant pas à échapper à une situation stressante répétée et continue, on pense que les souris développent un état d’impuissance, d’abandon et, en fin de compte, de désespoir. Ce paradigme est plus comparable aux théories psychologiques actuelles pour le développement de la dépression chez l’homme qu’un seul traumatisme aigu, qui est généralement vécu au début d’un trouble de stress post-traumatique. L’état de dépression qui en résulte dans le MDP est stable jusqu’à 4 semaines9 et ouvre donc la possibilité de périodes de traitement plus longues, qui sont mieux comparables aux conditions cliniques, où les antidépresseurs ont généralement besoin de 2 à 4 semaines pour montrer un bénéfice16.

L’évaluation de l’état dépressif devrait alors être multidimensionnelle. La mesure du temps d’immobilité, comme dans le TSF classique, est utile, mais ne doit pas être utilisée comme seul paramètre de résultat. Diverses méthodes, décrites ci-dessous, devraient être en mesure de cartographier différentes dimensions d’un état dépressif en fonction des symptômes généralement présents chez les humains déprimés. Les évaluations de lecture appropriées pourraient inclure le comportement d’échappement (temps d’immobilité9,10,17), le test de suspension de la queue (TST)9, l’anhédonie (test classique de préférence au saccharose (SPT)18), le comportement axé sur la motivation (test de préférence pour le saccharose piqué au nez (NPSPT)10), l’attente / comportement d’exploration (réponse au signal ambigu19; Test du labyrinthe Y9), électrophysiologie (mesures de la plasticité à long terme (potentialisation à long terme, LTP; dépression à long terme, LTD)20), évaluations moléculaires (modèles d’activation des gènes précoces immédiats (IEG); autres modèles de stress21).

Théoriquement, un test de natation répété peut être utilisé pour induire un état dépressif sans aucune évaluation du temps d’immobilité. Cependant, il est fortement recommandé de fournir au moins une série expérimentale de preuve de concept avec des temps d’immobilité. De plus, le MDP représente un modèle approprié pour évaluer le développement d’un état dépressif en mesurant le temps d’immobilité pendant la phase d’induction. Des souches de souris spécifiques ou des souris traitées avant de nager peuvent être évaluées en ce qui concerne la résilience ou la vulnérabilité au stress et l’induction du désespoir comportemental.

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Protocole

Toutes les expériences ont été réalisées en accord avec les lignes directrices européennes (UE 2010/63) et conformément à la loi allemande sur la protection des animaux (TierSchG), FELASA (www.felasa.eu/guidelines.php), au guide de l’organisme national de protection des animaux GV-SOLAS (www.gv-solas.de/index.html) pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire, et ont été approuvées par le comité du bien-être animal de l’Université de Fribourg et par le Comité d’Éthique en Matiere d’Expérimentation Animale de Strasbourg (CREMEAS, CEEA35), ainsi que les autorités locales. Les deux sexes de souris de type sauvage C57Bl6N âgées de 10 à 14 semaines (70 à 98 jours postnatals, DPN) ont été utilisés pour des expériences de type sauvage (WT). En tant que lignée résistante au stress, la lignée de souris transgénique avec une expression améliorée des récepteurs de l’adénosine A1 sous le promoteur neuronal CaMKII du cerveau antérieur a été utilisée9,15. Après les expériences, des souris ont été sacrifiées par luxation cervicale.

1. Préparation

  1. Obtenir une licence de recherche animale, y compris une planification expérimentale approfondie.
  2. Arrivée: À l’arrivée, élevez les animaux dans l’animalerie pour effectuer le MDP. Si les animaux sont achetés auprès d’un fournisseur externe, accordez-leur au moins 2 semaines pour s’adapter au nouvel environnement.
  3. Logement: Pour loger les animaux, assurez-vous que les cages ne sont pas occupées avec le maximum d’animaux pour éviter un stress supplémentaire. Garantir que les conditions de logement sont conformes aux recommandations internationales en matière de logement de souris (pour plus d’informations, voir22) et les maintenir en permanence à tout moment.
    REMARQUE: Les conditions de logement standard les plus importantes comprennent des cages ventilées individuellement avec 25 à 120 changements d’air par heure, un cycle lumière-obscurité de 12 h, une température aussi stable que possible (au moins constante entre 20 et 24 ° C), une humidité aussi stable que possible (au moins entre 45% et 65%), du matériel de rongement et de l’abri présent, aucun logement individuel.
  4. Point temporel : Effectuez toutes les expériences à la même heure de la journée.
    NOTE: Aucune évaluation directe n’a été faite pour vérifier l’influence de la journée sur le MDP, mais la plupart des tests comportementaux évaluant des états dépressifs montrent des variations en fonction de l’heure du jour23,24,25, et il est fort probable que le jour influence également le MDP.
  5. Matériau de nidification : Réduisez le matériau de nidification au minimum. Assurez-vous qu’il n’y a pas de roues de roulement, etc., présentes dans la cage.
    REMARQUE: Un environnement enrichi empêche l’induction d’un état dépressif.
  6. Composition du groupe : Permettre aux animaux de rester dans le même groupe tout au long de l’expérience. Regroupez les souris femelles même de différentes portées; regrouper les souris mâles avec les animaux mâles compagnons de litière. En raison de l’agressivité à venir, en particulier des hommes, mordre et coiffer peut devenir un problème, donc donner une importance particulière à la composition du groupe. Évitez les logements isolés, car la privation est un facteur de stress supplémentaire majeur.
  7. Animaux: Utilisez différentes souches de souris, même si des différences spécifiques ont été observées9,10. Une souche de souris fréquemment utilisée est C57Bl6N. Étiquetez les souris afin d’effectuer une analyse statistique appariée (voir l’étape 3.2.4).
  8. Sexe animal: Utilisez également des souris mâles et femelles.
  9. Âge de l’animal : Assurez-vous que les animaux ont au moins 10 semaines (70 PND). N’utilisez pas d’animaux plus jeunes en raison de l’épuisement causé par la natation.
  10. Équipement : Utilisez un cylindre/bécher en verre transparent d’une capacité d’au moins 2 L, d’un diamètre de 24 à 26 cm et d’une hauteur minimale de 30 cm. D’autres exigences comprennent un thermomètre pour vérifier la température de l’eau, des serviettes en papier, une lampe chauffante / tapis chauffant à lumière rouge ou une source de chauffage comparable, une minuterie, un chronomètre, un environnement calme. Filmez les séances de natation pour une analyse et une documentation hors ligne. Assurez-vous que la date et l’heure sont visibles en permanence sur la bande/le dossier, ainsi qu’un numéro de code d’identification pour chaque animal. Stockez les fichiers pour une analyse ultérieure et une référence ultérieure. Film du côté du cylindre de verre, pas d’en haut, pour faciliter l’analyse.

2. Phase d’induction

  1. Avant de commencer
    1. Observez visuellement les animaux pour détecter les anomalies, y compris les signes de morsure ou de barbier. Exclure toute la cage de la série expérimentale si un animal présente des blessures minimes. Assurez-vous qu’un vétérinaire est disponible à tout moment, car les blessures s’aggraveront pendant l’expérience et empêcheront la poursuite à mesure que les souris deviennent plus agressives sous l’influence du stress.
    2. Obtenez le poids corporel de chaque animal avant de commencer l’expérience. Assurez-vous que la perte de poids souvent observée ne dépasse pas 20% du poids corporel initial. Exclure les animaux ayant une perte de poids de plus de 20% et les euthanasier immédiatement en raison de la souffrance élevée supposée.
    3. Remplir un bécher ou un cylindre avec de l’eau à température ambiante (22-23 °C) jusqu’à une hauteur d’au moins 20 cm du fond, en laissant un minimum de 10 cm entre la surface de l’eau et la bordure supérieure du récipient.
  2. Performance
    1. Transférez doucement les animaux dans l’eau. Pendant la phase de nage, gardez l’animal sous observation continue pour éviter toute noyade. Observez à partir d’une position où l’animal ne peut pas voir l’expérimentateur (par exemple, observation vidéo depuis une pièce voisine).
    2. Réglez un chronomètre au début de l’expérience. Sortez les animaux de l’eau après 10 minutes en attrapant simplement leur queue. Séchez-les doucement avec une serviette en papier et placez-les soit sous une lampe chauffante, soit sur un tapis chauffant.
    3. N’évaluez qu’un seul animal à la fois. Assurez-vous que les animaux ne peuvent pas se voir (par exemple, séparez la cage de logement de la configuration expérimentale par un séparateur de pièce).
    4. Effectuez la séance de natation forcée pendant 10 minutes chaque jour pendant 5 jours consécutifs.
  3. Finition
    1. Transférez les animaux dans leurs cages d’origine après cinq séances de natation et laissez-les se reposer pendant au moins 2 jours. Commencer des interventions de traitement spécifiques par la suite.

3. Évaluation d’un traitement antidépresseur

  1. Cours de temps
    1. Évaluer les traitements aigus et subchroniques avec le MDP. En fonction de la question scientifique, adapter la période de repos entre la phase d’induction et la lecture.
    2. Pour évaluer la puissance aiguë et à action rapide de la kétamine, choisissez une courte période de repos (quelques jours) après la phase d’induction du MDP. Appliquez le traitement (c.-à-d. injection intrapéritonéale), puis effectuez l’évaluation (séance de natation supplémentaire ou méthode d’évaluation différente) peu de temps après.
    3. Pour évaluer les effets d’un traitement subchronique, augmenter la période de traitement jusqu’à 4 semaines (il n’y a pas de données disponibles pour des périodes de traitement plus longues). Par exemple, administrer le traitement oral à l’imipramine aux animaux pendant 4 semaines après la phase d’induction et évaluer par la suite.
    4. Commencez à évaluer l’état dépressif juste après la fin de la période de traitement, par exemple le lendemain. Choisissez toujours une période de temps identique pour les conditions de contrôle et expérimentales.
  2. Temps d’immobilité
    1. Preuve de concept
      1. Pour utiliser le temps d’immobilité comme méthode de lecture, évaluez chaque jour de la phase d’induction et du jour du test pour fournir une preuve de concept (voir la figure 1). Pour d’autres séries expérimentales, réduisez les évaluations au jour 1, au jour 5 et au jour du test (voir la figure 1C).
      2. Enregistrez chaque expérience. Permettre à deux observateurs formés et aveugles aux conditions expérimentales d’effectuer l’analyse indépendamment. L’analyse vidéo permet à l’expérimentateur d’observer le comportement depuis une autre pièce, minimisant ainsi les interférences avec le test (par exemple, voir le fichier vidéo dans le matériel supplémentaire).
    2. Conditions: Observez et identifiez les trois conditions comportementales différentes pendant le test de natation: lutte, natation et immobilité. La plupart des chercheurs se concentrent sur l’immobilité; une différenciation supplémentaire entre la lutte et la natation est rarement utile et augmente considérablement la complexité et la durée de l’analyse.
      1. Lutte: L’animal essaie activement d’échapper à la situation menaçante. Cela implique de mettre en pied le côté du cylindre avec la tête orientée vers la paroi et les mouvements de tous les membres. La surface de l’eau est généralement légèrement turbulente.
      2. Natation: L’animal bouge au moins les deux pattes postérieures et parcourt une distance dans l’eau. Il cherche activement une issue mais n’essaie pas de surmonter la paroi de verre du navire. La natation n’implique pas de soulever les pattes au-dessus de la surface de l’eau et le corps est généralement orienté parallèlement aux parois du cylindre. Dans cette condition, les animaux se retournent fréquemment ou tournent en rond.
      3. Immobilité: L’animal reste immobile, dans une position glaciale, et ne bouge pas du tout ou ne bouge que la queue ou les pattes antérieures pour garder sa tête au-dessus de la surface de l’eau. Aucune distance n’est activement parcourue, à l’exception du flottement passif, et aucun mouvement dirigé des pattes avant n’est observé.
    3. Pistage
      1. Effectuez l’évaluation à l’aide d’enregistrements vidéo hors ligne. Utilisez les évaluations à l’aveugle de deux examinateurs indépendants et expérimentés et calculez des moyennes entre les deux évaluations.
      2. Répétez les évaluations si les résultats des deux évaluateurs diffèrent au-dessus d’une plage préalablement déterminée. Observez continuellement les souris car les différentes conditions changent fréquemment entre la lutte, la natation et l’immobilité.
      3. Utilisez un chronomètre pour mesurer le temps total passé dans une phase focalisée (généralement immobile) pendant les 10 minutes pendant lesquelles la souris reste dans l’eau. Considérez une latence courte d’environ une seconde avant de modifier la mesure du temps en cours (par exemple, si un animal reste pendant 20 s dans l’immobilité et ne se déplace qu’une fois pendant moins d’une seconde et revient à l’immobilité pendant 10 secondes supplémentaires, le temps d’immobilité total est de 30 s).
    4. Statistiques: En raison de l’écart type interindividuel relativement élevé (probablement causé par un transfert de comportement dépendant de la hiérarchie de la cage au test de natation), marquez ou étiquetez les animaux pour effectuer des tests paramétriques appariés (au lieu de non appariés) par la suite. Évaluer la distribution de normalité et, selon la question spécifique, effectuer une analyse de variance (ANOVA) avec des tests t post-hoc ou des tests t appariés pour comparer les différents groupes. Effectuez l’analyse en utilisant des valeurs absolues de temps d’immobilité (s) ou en tant que valeurs normalisées.
      1. Valeurs absolues : Indiquez les valeurs moyennes du temps d’immobilité du jour 1 au jour 5 et pour le jour d’essai ± SEM (voir Figure 1A). Comparez les valeurs moyennes pour le jour 1 et le jour 5, de préférence en utilisant un test t apparié pour valider l’induction d’un état déprimé. S’il y a une différence significative entre le jour 1 et le jour 5, comparez les valeurs moyennes du jour 5 aux résultats moyens du jour du test. Assurez-vous qu’une taille de groupe typique dans une expérience se situe entre 6 et 10 animaux et attendez-vous à des différences significatives entre les temps d’immobilité de base et post-induction chez les animaux de type sauvage. Il est difficile de comparer différents groupes avec un test t non apparié si des valeurs absolues sont utilisées en raison de différences de référence; par conséquent, utilisez des valeurs normalisées.
      2. Valeurs relatives/normalisées : Comparez les différents effets du traitement par normalisation au résultat individuel du jour 5, puis exprimez les valeurs en pourcentage du jour 5 (voir la figure 1B).
    5. Expériences de contrôle
      REMARQUE: La performance de natation peut être corrélée avec la locomotion. Les substances qui provoquent une hyper-locomotion pourraient induire des résultats faussement positifs (à savoir, une diminution du temps d’immobilité); ainsi que les agents sédatifs pourraient augmenter artificiellement le temps d’immobilité.
      1. Évaluer les changements dans la locomotion pour les substances inconnues avant d’effectuer l’analyse de nage. Utilisez Open Field Test (OFT) dans un groupe distinct d’animaux pendant au moins 10 min.
      2. Choisissez le même temps d’observation (10 min) dans l’OFT que dans le MDP pour détecter les effets hyper-locomotives non spécifiques du composé testé qui pourraient influencer la lecture du MDP via la mesure du temps d’immobilité avec une validité élevée.
      3. En cas d’effets hyper-locomotives significatifs, n’évaluez pas la séance de natation pour évaluer la puissance antidépressive, mais utilisez différentes méthodes de lecture (par exemple, préférence au saccharose, test de suspension de la queue, etc.).

4. Évaluation du développement d’un état dépressif

  1. Pour évaluer le développement d’un trouble dépressif, évaluez chaque jour de la phase d’induction pour mesurer le temps d’immobilité.
    NOTE: Dans ce cas, une légère augmentation du temps d’immobilité entre chaque jour décrit la résilience, tandis qu’une augmentation plus forte et plus précoce par rapport aux animaux non traités ou de type sauvage représente une vulnérabilité accrue au désespoir induit par le stress. En traitant des souris avant l’événement de natation, l’intervention préventive ou les lignées de souris transgéniques pourraient être évaluées concernant le développement du désespoir comportemental.

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Résultats

Lors de la première séance de natation de la phase d’induction du MDP, les souris présentent généralement un temps d’immobilité moyen compris entre 190 s et 230 s, qui augmente constamment à chaque séance de natation supplémentaire (Figure 1A). Cette augmentation est plus prononcée au cours des 3 premiers jours et atteint une phase de plateau au cours des 2-3 derniers jours. Le temps d’immobilité mesuré au jour 5 reste stable jusqu’à 4 semaines, indiquant un ...

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Discussion

Le modèle MDP représente un modèle pertinent et établi pour tester la puissance antidépressive des nouvelles interventions et ouvre une fenêtre de temps prolongée pour les expériences moléculaires ou électrophysiologiques afin d’élucider la physiopathologie de la dépression. Surtout lorsqu’il est combiné avec d’autres tests pour évaluer un état de dépression, le MDP a une validité élevée du visage et du concept. Il combine le stress subchronique et l’impuissance acquise pour l’induction et produit un état dépressif de lo...

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Déclarations de divulgation

Tous les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.

Remerciements

Ce travail a été financé par des fonds internes de la Clinique universitaire de Fribourg, du Département de psychiatrie et de psychothérapie et du Programme Berta-Ottenstein pour les cliniciens-chercheurs (à SV). TS est financé par les subventions de la Fondation pour la recherche médicale (FRM) (AJE201912009450) et de l’Institut d’études avancées de l’Université de Strasbourg (USIAS) (2020-035), ainsi que du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), France.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Bécher, 2000 mLKimble Kimax14000-2000tout récipient >2000ml et diamètre de 24-26 cm
possible Thermomètre numériqueHanna Instruments846-4708tout thermomètre numérique possible
Digitalwaage 200 g DipseDIPSEtp200toute balance numérique possible
Lenovo ThinkCentre V50a-24IMB AiO 11FJ00DVGE - 60,5 cmLenovoA 908278n’importe quel ordinateur personnel standard possible
Logitech PTZ ProLogitech1000005246n’importe quelle caméra haute résolution possible
Chronomètre ROTILABOCarl RothL423.1n’importe quel chronomètre possible
Minuterie ROTILABOCarl RothA802.1toute minuterie possible

Références

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