Article de méthode

Suivi des mesures de course individuelles chez la souris à l’aide d’un protocole de course volontaire qui minimise l’isolement social

DOI :

10.3791/67960

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18 avril 2025

 ,  ,  , 
1Department of Biological & Biomedical Sciences, College of Science & Mathematics, Rowan University

Dans cet article

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce protocole décrit un modèle efficace de rouage volontaire qui peut être mis en œuvre dans divers contextes de recherche. Contrairement à d’autres modèles d’exécution volontaire, cette méthode évite l’hébergement d’isolement tout en suivant les métriques de course chez des souris individuelles.

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Le rouage volontaire (VWR) chez les rongeurs est utilisé pour évaluer la performance et l’endurance et pour simuler l’exercice. Contrairement à d’autres paradigmes d’exercice qui nécessitent un stimulus aversif pour induire un mouvement actif, la course à la roue est volontaire. La VWR consiste généralement à placer une roue à l’intérieur de la cage d’accueil de la souris. Cependant, l’analyse des paramètres d’exercice ne peut généralement être effectuée que lorsque les souris sont logées individuellement, tandis que les effets globaux de la cage peuvent être signalés lorsque les souris sont hébergées en groupe. Par conséquent, les modèles actuels obligent les expérimentateurs à choisir entre mesurer les paramètres d’exercice individuels chez les souris hébergées en groupe ou mesurer les effets de groupe chez les souris hébergées en groupe ; Selon la question de recherche et le modèle, cela pourrait être limitatif.

Par conséquent, l’objectif de cette méthode est de démontrer un protocole qui évalue la VWR dans un modèle de souris en quantifiant les paramètres de fonctionnement chez des souris individuelles, avec une isolation minimale. Nous rendons compte de la conception du dispositif, des préparations préopératoires et de la configuration des expériences. Les résultats d’un protocole d’entraînement de 6 semaines utilisant ce modèle VWR suggèrent qu’il fournit un stimulus suffisant pour augmenter la mémoire de reconnaissance d’objets spatiaux, comparable à l’effet clinique de l’exercice. Ce modèle simple et peu coûteux facilite l’étude de l’effet de la VWR sur de multiples mesures de l’activité des roues, minimisant ainsi les facteurs qui pourraient limiter ou affecter les résultats expérimentaux.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L’exercice a un impact bénéfique sur la santé physiologique et psychologique et peut améliorer la physiopathologie de nombreuses maladies1. L’activité physique est essentielle à la durée de vie en bonne santé, et l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a signalé en 2020 que l’augmentation de l’activité physique réduit le risque de nombreuses maladies, y compris les troubles psychologiques2. En plus de la prévention des maladies, l’exercice peut améliorer la fonction cérébrale en stimulant la circulation sanguine3, induisant la neurogenèse, en particulier dans l’hippocampe4, une région clé du cerveau pour l’apprentissage et la mémoire, la régulation hormonale5 et la plasticité synaptique en augmentant les niveaux de facteurs neurotrophiques dérivés du cerveau6. Grâce à ces mécanismes, l’exercice peut améliorer la fonction cognitive et la mémoire7,8,9. D’autres mécanismes neurobiologiques favorisés par l’exercice favorisent la santé mentale, notamment la libération d’endorphines10, la réduction du cortisol11, l’amélioration de la qualité du sommeil12 et l’inhibition de la neuroinflammation13. Nous avons précédemment
démontré que l’exercice volontaire peut favoriser la résilience au stress chronique et aux comportements anxiogènes chez les souris mâles et femelles14. Les preuves que l’activité physique améliore les résultats de la maladie, combinée à la promotion de la santé mentale, soulignent la nécessité de stratégies pour encourager l’activité physique, y compris une meilleure compréhension du potentiel préventif et thérapeutique de l’exercice.

Une méthode pour étudier les effets de l’exercice sur la fonction biologique consiste à utiliser des modèles d’exercice chez les rongeurs. Ces modèles sont efficaces pour augmenter le débit cardiaque et induire la production de lactate à différents niveaux en fonction de l’intensité et de la fréquence de l’exercice. Les modèles couramment utilisés pour étudier l’effet thérapeutique de l’exercice comprennent la natation, l’entraînement sur tapis roulant et l’entraînement par intervalles à haute intensité15. Un inconvénient de certains modèles, cependant, est l’exercice involontaire ou forcé, qui peut être une expérience stressante. Par exemple, lorsque des souris sont soumises à une course sur tapis roulant dans un modèle de lésion d’ischémie cérébrale, un comportement élevé semblable à l’anxiété dans le test en plein champ, une augmentation des niveaux de corticostérone, des lésions neuronales ou une augmentation des niveaux de cytokines ont été signalés16. Alternativement, les modèles d’exercices volontaires, y compris VWR, peuvent éviter l’expérience potentiellement stressante, permettant aux rongeurs de courir librement, sans avoir besoin de conditionnement ou de renforcement17. La VWR est généralement réalisée en fournissant un accès continu à une roue de roulement dans une cage abritant 4 à 5 souris ou des cages de souris à logement unique. Par conséquent, la VWR offre des conditions non stressantes, car elle ne nécessite pas de stimulus négatif ou d’intervention directe de la part de l’expérimentateur et peut fournir un mécanisme d’adaptation ou une expérience d’enrichissement18,19,20.

L’objectif de cette méthode est de proposer un protocole VWR simple et peu coûteux qui permet le suivi des métriques de course individuelles avec une isolation minimale. Les souris sont logées en groupe pour éviter un isolement social prolongé, et les paramètres de course sont enregistrés pour des souris individuelles en isolant les souris dans une arène de course pendant seulement 2 heures par jour. Des détails sont fournis pour un modèle VWR de 6 semaines dans lequel 10 souris C57BL/6 avaient accès à des roues de roulement pendant 2 heures par jour tandis que 10 souris C57BL/6 avaient accès à des roues verrouillées. Les résultats ont confirmé que ce protocole VWR était capable de suivre avec succès les paramètres de course individuels avec une isolation minimale et de médiatiser les effets bénéfiques de l’exercice sur la mémoire spatiale induite par l’hippocampe dans le test de reconnaissance d’objets spatiaux (SORT).

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Protocole

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Toutes les procédures expérimentales ont été approuvées par le Comité de soin et d'utilisation des animaux de l'Université Rowan. Les souris mâles pesaient entre 20 g et 27 g et étaient âgées de 8 à 10 semaines au début de l’étude. Les souris ont été logées en groupes de 4, dans un environnement contrôlé (cycle lumière/obscurité de 12:12 h) avec un accès ad libitum à la nourriture et à l’eau.

1. Configuration des roues

  1. Sur la circonférence médiane extérieure de chaque roue, collez un aimant. Cet aimant sera détecté par le censeur du compteur de vitesse pour surveiller VWR (Figure 1A).
  2. Sur le côté opposé de la roue, collez un objet de poids similaire à l’aimant (une pièce de monnaie) pour contrebalancer et empêcher une rotation indésirable due au poids de l’aimant.
  3. Créez une scène pour le compteur de vitesse et la roue. À l’aide d’un panneau de mousse blanche, découpez un morceau de forme complémentaire à la base de la roue et collez-le à la base (Figure 1B).
  4. Après avoir inséré un nouveau jeu de piles dans le compteur de vitesse, réglez la taille de la roue lors de la programmation initiale en mesurant la circonférence extérieure de la roue.
  5. Collez le censeur de compteur de vitesse sur la plate-forme. Assurez-vous que le censeur du compteur de vitesse est placé parallèlement à l’aimant de la roue pour permettre un enregistrement correct du mouvement (Figure 1C). Chaque fois que l’aimant passe devant le capteur, il comptera pour un tour.
  6. Enveloppez le censeur et le fil avec du ruban adhésif pour éviter que les souris ne mâchent le fil (Figure 1D).

figure-protocol-1Figure 1 : Configuration de l’appareil de roue. (A) Un aimant et une pièce de monnaie collés (flèche rouge) sur les côtés opposés du bord extérieur de la roue. (B) Une plate-forme en carton mousse (flèche rouge) utilisée comme scène pour la censure du compteur de vitesse. (C) Censeur du compteur de vitesse sur la plate-forme (flèche rouge) ; (D) Censeur enregistré (flèche rouge) et configuration finale de la roue. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

2. Configuration de l’appareil

  1. Utilisez l’appareil comportemental et divisez la boîte de 40 cm x 40 cm x 35 cm (h) en quatre quadrants pour tester individuellement quatre souris en même temps.
    1. Découpez deux morceaux de carton mousse blanc en fonction des dimensions suivantes : L 30 cm, L 40 cm (Figure 2A).
    2. Au milieu du côté de 40 cm de large du panneau de mousse, faites une coupe de 20 cm pour permettre l’intersection de deux panneaux de mousse.
    3. Couvrez le panneau de mousse avec du papier adhésif imperméable pour permettre un nettoyage facile entre les groupes.
    4. Répartissez la boîte de 40 cm x 40 cm x 35 cm (h) en quatre quadrants (20 cm x 20 cm x 30 cm (h) à l’aide de deux panneaux de mousse qui se croisent (Figure 2B).
  2. Placez une roue préparée (vérifiez la configuration de la roue ci-dessus) dans le coin de chaque quadrant et collez du fil au mur. Fixez à l’écran des indicateurs de vitesse sur le côté de l’appareil en plexiglas transparent (Figure 2C).

figure-protocol-2Figure 2 : Configuration de l’appareil. (A) Panneau de mousse coupé et collé ; (B) Appareil en plexiglas divisé en quatre quadrants ; (C) une roue placée dans le coin d’un quadrant avec un fil d’indicateur de vitesse collé au mur. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

3. VWR

REMARQUE : En plus des mesures du compteur de vitesse, nous avons utilisé un logiciel de suivi comportemental, le système de suivi comportemental ANY-maze, pour fournir des informations de suivi comportemental supplémentaires.

  1. Effectuez les séances VWR quotidiennement, en phase légère à la même heure chaque jour (de 9h00 à 11h00). Placez les souris sans exercice dans des arènes identiques pendant 2 h mais avec des roues verrouillées. Verrouillez les roues à l'aide de colle chaude pour immobiliser le centre de rotation de la roue et désactiver la rotation.
  2. Placez les souris dans la salle VWR pour s’habituer pendant 30 à 60 min.
  3. Réinitialisez tous les compteurs de vitesse.
  4. Placez chaque souris dans le coin du quadrant où elle peut courir librement pendant 2 h.
  5. Après 2 h, ramenez les souris dans leur cage d’origine et enregistrez les données du compteur de vitesse.
  6. Nettoyez les arènes et les roues avec de l’éthanol à 70 % entre les deux groupes.

4. TRIER

REMARQUE : Au bout de 5 semaines de VWR, l’étude SORT a été menée pour tester si l’exercice améliorait la fonction hippocampique conformément au protocole publié21.

  1. Effectuez les séances d’habituation et de SORT pendant la phase d’éclairage dans une pièce avec un éclairage ambiant. Organisez des séances d’habituation un jour avant l’EISO au cours desquelles déplacez les souris dans des cages individuelles et amenez-les dans la salle d’essai pour au moins 30 minutes d’acclimatation.
    1. Attribuez l’un des coins de l’arène comme « coin de libération » et assurez-vous que chaque souris est placée face au coin de libération pour explorer librement l’arène pendant 6 min. Renvoyez les souris dans leur cage individuelle pour nettoyer l’arène avec de l’éthanol à 70 %.
  2. Répétez l’étape 4.1.1 2 fois pour que chaque souris passe par trois sessions d’accoutumance. Une fois les séances d’habituation terminées, renvoyez toutes les souris dans leurs cages domestiques.
  3. Après 24 heures, ramenez les souris dans la salle d’essai et laissez-les s’habituer dans des cages individuelles pendant 30 à 60 minutes avant le test.
  4. Fixez deux objets différents de manière contrebalancée dans l’arène à 6 x 6 cm de deux coins non déclencheurs.
  5. Placez chaque souris face au coin de libération pour explorer librement les objets pendant 10 min. Renvoyez les souris dans leurs cages individuelles pendant 20 min et nettoyez les objets et les arènes avec de l’éthanol à 70 %.
  6. Déplacez l’un des deux objets et fixez-le à 6 x 6 cm d’un nouveau coin non déclencheur sans modifier l’emplacement de l’autre objet.
  7. Placez chaque souris face au coin de libération pour explorer librement les objets pendant 10 min avant de retourner dans leur cage d’origine. Enregistrez ce test à l’aide d’un logiciel automatisé pour mesurer le temps d’investigation par objet et calculez le pourcentage de temps d’investigation comme suit :
    % de temps d’investigation = figure-protocol-35. Analyse statistique
    1. Exprimez toutes les données en moyenne ± SEM.
    2. Effectuer des analyses statistiques à l’aide d’un logiciel d’analyse statistique dont la signification est fixée à p ≤ 0,05. Analysez les résultats de l'étude SORT à l'aide du test T de l'élève.

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Résultats

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Dans cette étude, 20 souris mâles C57BL/6 ont été assignées au hasard à l’un des deux groupes : sans exercice (NO-EX) ou exercice (VWR) pendant 6 semaines. Les paramètres de course individuels ont été enregistrés quotidiennement sur des indicateurs de vitesse et tracés sous ± MEB (Figure 3A-C). Tout au long des 6 semaines, les souris ont été les plus actives au cours de la semaine 2, au cours de laquelle elles ont passé en moyenne 2 135,87 ± 351,14 s sur la roue, parcourant ...

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Divers paradigmes d’exercice sont utilisés par les chercheurs pour évaluer l’activité physique et ses effets chez les rongeurs, y compris les paradigmes de course volontaire et forcée. Par rapport aux paradigmes de l’exercice forcé, la VWR permet aux souris de courir librement à une intensité plus faible, ce qui minimise les conditions stressantes22. À l’heure actuelle, les chercheurs peuvent collecter les paramètres d’exercice de souris individuelles en les hébergeant individuellement 23,24,25,26...

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Déclarations de divulgation

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
ANY-box Système de test de 5 comportementsStoelting65000https://stoeltingco.com/Neuroscience/ANY-box-Multi-Configuration-Behavior-Apparatus~9838
Compteur de vélo Compteur de vitesse et odomètres filairesIPSXP  ;N/ATout indicateur de vitesse filaire qui mesure la distance, le temps, la vitesse pourrait fonctionner
Doublure de protection adhésive transparente  ;Marque Con-TactN/Ahttps://con-tactbrand.com/products/clear-cover%E2%84%A2-clear-matte?_pos=1&_fid=be2dc000c&_ss=c
GraphPad Prism  ;
  ; Adhésif instantané 496  ; Super BonderLoctiteS-24546https://www.uline.com/Product/Detail/S-24546/Adhesives-Glue-Epoxy/Loctite-Instant-Adhesive-496-Super-Bonder?pricode=WB0948&gadtype=pla&id=
S-24546& gad_source=1& gclid=Cjw
KCAjw68K4BhAuEiwAylp3klS0FN
ur-l_xKkue1NUmruDDV48QO5b2tVH
W9Bc08s9eZKmedj-yxBoCgIEQAvD_BwE
Aimants appliquésnéodymeND018-6Si vous choisissez d’autres aimants, assurez-vous qu’ils sont suffisamment puissants pour être détectés par le censeur
  ; Silent Spinner Roues d’Exercice Petit Animal (mini 11.4 cm)KayteeSKU# 100079369 https://www.kaytee.com/all-products/petits animaux/Silent Spinner-Wheels
Pacon5553https://pacon.com/foam-board-350/pacon-foam-board-20-x-30-white-10pkg-2.html
Pro Mag au Planche en Mousse Blanche pour

Références

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Mots-clés

Mesures de course chez la sourisSouris isol es socialementSouris log es en groupeComportement d exercice chez les rongeursReconnaissance spatiale d objetsSuivi de l activit individuelleAppareils comportementaux pour sourisFonction hippocampique chez la souris

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