Nous présentons un protocole novateur pour la privation sélective du sommeil REM (REM) chez les rongeurs.
Method Article
Nous présentons un protocole novateur pour la privation sélective du sommeil REM (REM) chez les rongeurs.
Le sommeil est globalement classé en stades de mouvement oculaire rapide (REM) et non-REM, et diverses techniques de privation de sommeil ont été développées pour étudier leurs fonctions. Les méthodes traditionnelles — telles que la stimulation mécanique ou le fait de laisser tomber l’animal pendant le sommeil paradoxal — conduisent souvent à une habituation rapide et à des effets de stress inattendus, rendant l’interprétation difficile. Ici, nous présentons une méthode nouvelle, douce et délicate pour la privation de sommeil paradoxal chez les rongeurs : le SNiFFer. Les rongeurs sont connus pour être très sensibles aux stimuli nasaux. Dans cette méthode, un pinceau doux caresse doucement le nez de l’animal pendant le sommeil paradoxal, déclenchant ainsi de manière fiable l’excitation. Pour appliquer sélectivement cette technique pendant le sommeil paradoxal, nous avons utilisé un système de classification des stades du sommeil en temps réel basé sur l’IA par électroencéphalographie (EEG). L’intervention n’a été déclenchée que lors des épisodes de sommeil paradoxal, et un groupe témoin attaché a été inclus, recevant le même schéma de stimulation quel que soit l’état de sommeil. Nous avons également appliqué SNiFFer dans un paradigme de conditionnement de la peur en trace pour tester si la privation de sommeil paradoxal dans les 6 heures suivant l’apprentissage interfère avec la consolidation de la mémoire. Comparés aux témoins en joug, les animaux traités par SNiFFer ont montré une diminution significative de la durée totale des épisodes de sommeil paradoxal et de la durée des épisodes de sommeil paradoxal, ce qui indique la spécificité et l’efficacité de la méthode. En conclusion, la technique SNiFFer propose une approche tactile très sélective et peu invasive pour la privation de sommeil paradoxal chez la souris. Il permet un contrôle précis des conditions expérimentales et ouvre de nouvelles possibilités pour étudier le rôle du sommeil paradoxal dans la mémoire et la cognition — avec une particularité délicate de chatouille.
Le sommeil à mouvement oculaire rapide (REM) joue un rôle central dans les processus cognitifs tels que la consolidation de la mémoire 1,2. Pour étudier la signification fonctionnelle du sommeil paradoxal dans le cerveau, la privation de sommeil paradoxal est couramment utilisée comme approche expérimentale. Actuellement, quatre méthodes principales sont largement utilisées pour induire la privation de sommeil paradoxal chez les rongeurs : la méthode du disquerotatif 1, la méthodedu pot de fleurs 3, la méthode du souffled’air 4, et les techniques de stimulation physique 5,6. Bien que les méthodes du disque rotatif et du pot de fleurs soient très efficaces pour éliminer le sommeil paradoxal, elles introduisent souvent un stress important à l’animal, comme une exposition à l’eau ou une fatiguephysique 7, ce qui peut perturber l’interprétation des résultats comportementaux et physiologiques. De même, les méthodes de souffle d’air et de stimulation physique conventionnelles tendent à transmettre des stimuli larges et non spécifiques au corps, ce qui entraîne une variabilité de l’intensité des stimuli et un choix limité des groupestémoins 4,8.
Nous avons mené une comparaison complète de la littérature couvrant plus de six décennies de recherches sur la privation de sommeil paradoxal paradoxal, fournie dans le Fichier Supplémentaire 1 et le Tableau Supplémentaire 1. Nous avons intégré des études historiques, mécanistiques, neurochimiques, hormonales et comportementales fondamentales issues des principales lignes de recherche, notamment Jouvet, Rechtschaffen, Bergmann, Tufik, Andersen et Borbély. Le tableau supplémentaire 1 organise les travaux clés chronologiquement. Il retrace l’évolution méthodologique des techniques de privation du sommeil paradoxal et résume leurs principales observations biologiques, neurochimiques, hormonales, immunitaires, thermorégulatrices et comportementales. Puisque le présent manuscrit est structuré comme un article de méthodes plutôt qu’une revue historique complète, cela a été ajouté comme information complémentaire.
Pour remédier à ces limites, nous avons développé une méthode novatrice offrant une grande sélectivité pour la privation de sommeil paradoxal. Cette technique est conçue pour priver sélectivement les rongeurs du sommeil paradoxal de manière précisément contrôlée. Dans cette approche, nous limitons le stimulus au nez de l’animal — l’une des zones les plus sensibles chez lesrongeurs 9. De plus, nous utilisons un système de classification des stades du sommeil en temps réel par l’IA pour détecter et interrompre les épisodes de sommeil paradoxal avec une spécificitétemporelle 10. Ce système d’IA fait référence au signal EEG des 4 dernières années provenant d’un seul canal et évalue les stades actuels de sommeil de la souris. Cette configuration permet également la mise en œuvre de groupes témoins liés par le joug, permettant une intervention temporellement adaptée. Bien que classé comme une technique de privation de sommeil paradoxal basée sur la stimulation physique, notre protocole diffère des méthodes conventionnelles. Tout d’abord, nous avons appliqué une analyse en temps réel des stades du sommeil à l’aide de l’IA pour une intervention précise et cohérente spécifique au REM. Deuxièmement, elle limite la région de stimulation uniquement au sommet du nez, qui est l’une des zones les plus sensibles chez lasouris 6, ce qui entraîne une variation minimale de la durée et de la force de la stimulation. Enfin, nous avons récemment mis en place un groupe témoin attaché qui a reçu la même quantité de stimulation pour contrôler les facteurs de confusion. Ce protocole propose une méthode pour étudier les fonctions spécifiques au sommeil paradoxal.
Pour évaluer l’utilité de cette méthode, nous l’avons appliquée pour étudier le rôle du sommeil paradoxal dans la consolidation de la mémoire de peur trace. Des études antérieures ont rapporté que la privation de sommeil paradoxal altère la consolidation de la mémoire de peur dépendante de l’hippocampe, y compris les souvenirs de peurretardés 11,12. Cependant, il existe des preuves contradictoires quant à l’impact de la privation de sommeil paradoxal sur les processus de mémoire qui activent les circuits cérébraux distribués etcomplexes 5,13. La consolidation de la mémoire de la peur trace nécessite l’association d’un choc du pied (stimulus inconditionné), d’un signal auditif (stimulus conditionné) et de l’intervalle trace entre eux — un processus connu pour recruter plusieurs régions cérébrales, notamment l’hippocampe, le cortex préfrontal médian etl’amygdale 14. Par conséquent, nous avons privé les souris du sommeil paradoxal pendant 6 heures immédiatement après le conditionnement de peur trace15, une fenêtre temporelle connue comme cruciale pour la consolidation de la mémoire16. En utilisant ce protocole, nous avons évalué l’effet de la privation de sommeil paradoxal sur la consolidation des traces de mémoire qui dépendent de l’activité coordonnée des systèmes neuronaux distribués. Cet article présente une méthode novatrice décrivant un protocole expérimental détaillé testant les effets.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Toutes les expériences animales ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université de Tsukuba. Des souris mâles et femelles C57BL/6J (11–13 semaines, 20–35 g) ont été utilisées dans cette étude. La liste complète des matériaux et instruments utilisés dans cette étude est fournie dans le tableau des matériaux.
1. Implantation chirurgicale d’électrodes EEG17
2. Manipulation et habituation
3. Enregistrement EEG de référence
4. Conditionnement de la peur18,19
5. Privation de sommeil paradoxal paradoxal
6. Tests de rappel de la mémoire
7. Analyse des données
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Implantation chirurgicale des électrodes EEG
Les souris doivent être complètement anesthésiées pendant l’opération. S’ils présentent des signes d’échec de l’anesthésie, comme des difficultés, ils doivent être retirés du protocole. De même, si le saignement dure plus de 10 s, il peut causer de graves dommages au cerveau de la souris, et il est recommandé de le retirer de l’expérience. Après l’opération, la plupart des souris se réveillent généralement dans l’heure qui ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Ce protocole permet la privation sélective du sommeil paradoxal chez les souris avec des souris témoins attachées. Contrairement aux méthodes traditionnelles telles que les techniques du pot de fleurs et du disque rotatif, ce système permet la mise en œuvre de groupes témoins finement assortis, dans lesquels les animaux reçoivent une stimulation identique au même moment circadien. De plus, cette approche minimise la variabilité de la localisation de la stimulation, une limitation courant...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.
Nous remercions Y. Nakata pour la classification du stade du sommeil. Nous remercions tous les membres de l’IIIS. Ce travail est soutenu par des subventions d’AMED JP21zf0127005, JP21km0908001, JP23wm0525003, de la Société japonaise pour la promotion de la science (JSPS) (26H02428, 24H00894, 23H02784, 22H00469, 16H06280 à M.S., 23K19393 et 24K18212 à I.K., 25KJ0664 à C.K., 24H00893 à T.N.), et de la Takeda Science Foundation.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 5 % de glucose | Otsukba | 35061410 | |
| En-tête 6 broches | Hirose | 172-0989 | |
| Adhésif | Konishi | 16351 | |
| Machine anesthésique | Shinano Seisakusho | SN-487-0T | |
| Boîtier sertisseur | Hirose | 688-9095 | |
| Douille sertie | Hirose | 688-8982 | |
| Freezeflame4 | Associés en médecine | RRID : SCR_014429 | Version 4.104 |
| GraphPad Prism | GraphPad | RRID : SCR_002798 | Version 10.5.0 |
| Ibuprofène | Industrie chimique de Tokyo | I0415 | |
| Isoflurane | Viatris | 901036504 | |
| Loctite454 | Henkel | UFI : ; MAK2-7WRP-G202-F235 | |
| Souris (C57BL/6J) | Le laboratoire Jackson | RRID : IMSR_JAX :000664 | 11,0 - 13,0 semaines d’âge lors de la séance de conditionnement de la peur |
| Pinceau | Namurataiseidou | 4943668000448 | SDflat n°8, longueur de pointe : 8,2 mm ; largeur : 18,8 mm |
| Liquide Provinice | Shofu | 21400BZZ00451000 | 250 mL |
| Poudre Provinice | Shofu | 21400BZZ00451000 | 250 g |
| SleepSignRecorder | KISSEI COMTEC | RRID : SCR_018200 | Version 1.2.10 |
| Vis en acier inoxydable | Yamazaki | N/A | &phi ; 1.0 & les fois ; 2.0 |
| Instruments stéréotaxiques standards | ALA Scientific | 68038 | |
| Huile de tournesol | Sigma-Aldrich | S5007-250ML | |
| Pétrolatum blanc | Taiyo Pharmaceutical | K09-TS |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission