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Modèles d’animaux aquatiques pour les études en médecine régénérative

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DOI :

10.3791/64946

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20 janvier 2023

Dans cet article

Résumé

ARTICLES DISCUTÉS :

Shimizu, Y., Kawasaki, T. Modèle de blessure par arme blanche du tectum optique adulte à l’aide du poisson-zèbre et du medaka pour l’analyse comparative de la capacité de régénération. Journal des expériences visualisées. (180), E63166 (2022).

Burris, B., Jensen, N., Mokalled, M. H. Évaluation de l’endurance à la nage et du comportement de nage chez le poisson-zèbre adulte. Journal des expériences visualisées. (177), E63240 (2021).

El-Daher, F. et al. Lésions contrôlées semi-automatisées induites par laser pour l’étude de la régénération de la moelle épinière chez les larves de poisson-zèbre. Journal des expériences visualisées. (177), E63259 (2021).

Slater, P. G., Larraín, J. Transection de la moelle épinière chez les têtards de xenopus laevis. Journal des expériences visualisées. (178), e63276 (2021).

Éditorial

La régénération est un processus biologique intéressant et fascinant qui peut restaurer les organes, les tissus et les cellules endommagés par des maladies ou des événements traumatisants 1,2,3. Après ces événements, la transplantation de l’organe endommagé est le seul salut pour les patients 4,5. Néanmoins, en raison de la courte durée de vie des dons d’organes et des différents effets (p. ex., douleur, infection, saignement et caillots sanguins), l’approche régénérative pourrait représenter une alternative potentielle pour sauver la vie de ces patients. De plus, au cours de la dernière décennie, plusieurs organismes modèles (par exemple, les animaux aquatiques6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 tels que le poisson zèbre, le medaka et le xénope) ont été utilisés pour étudier le processus de régénération après un événement de blessure traumatique. L’objectif de cette collection est de montrer des protocoles standardisés pour les lésions d’organes ou de tissus chez les animaux aquatiques, et de démontrer ainsi les énormes avantages qui peuvent être obtenus en utilisant ces animaux modèles en médecine régénérative.

Pour étudier la régénération cérébrale, Shimizu et al.13 proposent un modèle intéressant de lésion cérébrale, en comparant le medaka et le poisson zèbre. Les auteurs ont décrit une méthode utilisant une aiguille pour induire des lésions dans le cerveau de poissons adultes afin d’étudier le destin cellulaire dans la niche des cellules souches neurogènes. Dans le détail, les auteurs ont inséré manuellement une aiguille dans une région spécifique du cerveau (le tectum optique), et le cerveau du poisson a été retiré et fixé. Les cerveaux ont été sectionnés (à l’aide d’un cryostat) et ces sections ont été utilisées pour détecter des marqueurs spécifiques (prolifératifs ou différentiels). L’approche décrite par les auteurs a produit les résultats chez deux poissons téléostéens différents : le medaka et le poisson zèbre.

Pour la régénération de la moelle épinière, Burris et al.14 décrivent un protocole original pour évaluer le comportement du poisson-zèbre, à la fois indemne et après un événement de lésion de la moelle épinière. Les auteurs ont observé une diminution significative de la capacité de nage chez les poissons ayant subi une blessure à la colonne vertébrale. Fait intéressant, ce poisson a progressivement restauré la fonction de la capacité natatoire au moins 2 semaines après la lésion. Contribuant aux études de la régénération de la moelle épinière à l’aide du modèle du poisson zèbre, un protocole d’El-Daher et al.15 a permis de réaliser une lésion de la moelle épinière avec une plus grande précision. Les auteurs ont utilisé un laser pour induire une lésion spécifique. Cette méthode différait d’une approche manuelle car elle permettait d’augmenter le nombre d’animaux et d’expériences.

Comme les poissons téléostéens et d’autres animaux aquatiques peuvent se régénérer après une lésion de la moelle épinière, Slater et al.16 décrivent en détail un protocole de transect de la moelle épinière dans un modèle animal de grenouille (xénope). Les auteurs incluent également des étapes sur la façon de gérer ce modèle animal pendant la chirurgie, comment fournir des soins post-opératoires et comment effectuer des tests fonctionnels. Les efforts continus visant à disséquer les mécanismes moléculaires régissant la régénération des tissus, en particulier le cerveau et la moelle épinière, chez ces modèles animaux non mammifères peuvent aider à développer de nouvelles stratégies pour le traitement de plusieurs maladies.

Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Les auteurs n’ont aucune reconnaissance.

Références

  1. Shvedova, M., Thanapaul, R. J. R. S., Thompson, E. L., Niedernhofer, L. J., Roh, D. S. Cellular senescence in aging, tissue repair, and regeneration. Plastic and Reconstructive Surgery. 150, 4-11 (2022).
  2. Hou, J., Zhou, Q., Zhu, X., Peng, J., Xiong, J. W. Diverse biological and engineering strategies towards organ regeneration. Cell Regeneration. 10 (1), 34(2021).
  3. Shimizu, T. Tissue & organ engineering for regenerative therapy. Arerugi. 66 (1), 32-35 (2017).
  4. Reyes-Acevedo, R., et al. Current state and challenges for organ donation and transplantation in Mexico. Transplantation. 103 (4), 648-650 (2019).
  5. Ricci, S., Cacialli, P. Stem cell research tools in human metabolic disorders: An overview. Cells. 10 (10), 2681(2021).
  6. Cacialli, P., et al. Neuronal expression of brain derived neurotrophic factor in the injured telencephalon of adult zebrafish. The Journal of Comparative Neurology. 526 (4), 569-582 (2018).
  7. Cacialli, P., Lucini, C. Adult neurogenesis and regeneration in zebrafish brain: are the neurotrophins involved in. Neural Regeneration Research. 14 (12), 2067-2068 (2019).
  8. Cacialli, P., et al. A connexin/ifi30 pathway bridges HSCs with their niche to dampen oxidative stress. Nature Communications. 12 (1), 4484(2021).
  9. Watanabe, N., et al. Kidney regeneration through nephron neogenesis in medaka. Development, Growth & Differentiation. 51 (2), 135-143 (2009).
  10. Sekimizu, K., Tagawa, M., Takeda, H. Defective fin regeneration in medaka fish (Oryzias latipes) with hypothyroidism. Zoological Science. 24 (7), 693-699 (2007).
  11. Phipps, L. S., Marshall, L., Dorey, K., Amaya, E. Model systems for regeneration: Xenopus. Development. 147 (6), (2020).
  12. Slater, P. G., Palacios, M., Larrain, J. Xenopus, a model to study wound healing and regeneration: Experimental approaches. Cold Spring Harbor Protocols. 2021 (8), (2021).
  13. Shimizu, Y., Kawasaki, T. Stab wound injury model of the adult optic tectum using zebrafish and medaka for the comparative analysis of regenerative capacity. Journal of Visualized Experiments. (180), e63166(2022).
  14. Burris, B., Jensen, N., Mokalled, M. H. Assessment of swim endurance and swim behavior in adult zebrafish. Journal of Visualized Experiments. (177), e63240(2021).
  15. JoVE. Erratum:Controlled semi-automated laser-induced injuries for studying spinal cord regeneration in zebrafish larvae. Journal of Visualized Experiments. (182), e6497(2022).
  16. Slater, P. G., Larrain, J. Spinal cord transection In xenopus laevis tadpoles. Journal of Visualized Experiments. (178), e63276(2021).

Réimpressions et autorisations

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