Principes fondamentaux de l'élevage et du sevrage

Des millions de souris et de rats sont élevés chaque année pour être utilisés dans la recherche biomédicale, et de nombreuses institutions choisissent cela en interne pour réduire les coûts et augmenter les options de recherche. Les avantages de l’élevage en interne sont les suivants : 1) les chercheurs sont capables de manipuler la génétique des animaux grâce à l’élevage sélectif, 2) ils peuvent planifier les grossesses pour répondre aux besoins de la recherche, et 3) ils peuvent travailler avec des embryons et des nouveau-nés si nécessaire. Cependant, pour mettre en place un système d’élevage réussi, il faut comprendre le cycle œstral des rongeurs. De plus, ils doivent avoir des connaissances sur les différents schémas d’accouplement, les facteurs affectant le comportement d’élevage des rongeurs et les considérations de sevrage... Tous ces sujets seront abordés dans cette présentation vidéo.

Commençons par l’examen du cycle œstral des rongeurs. Les rats et les souris femelles sont polyœstrus, ce qui signifie qu’elles ont plus d’un cycle d’œstrus au cours d’une année ou d’une saison de reproduction. Chaque cycle dure 4 à 5 jours et peut être divisé en 4 étapes : métœstrus, diestrus, proestrus et œstrus. L’œstrus est la phase ovulatoire, ce qui signifie que si la femelle est en pro-œstrus ou en phase œstrus, elle est prête à concevoir.

L’examen visuel permet de déterminer le stade du cycle œstral. Retenez manuellement l’animal par la queue et avec les pattes avant reposant sur le couvercle d’une cage et inspectez soigneusement la taille de l’ouverture vaginale et les tissus environnants. Pendant la phase proestrus, l’ouverture vaginale est large et se caractérise par un gonflement des tissus environnants, de couleur rose et très humides. Souvent, il y a des rides ou des stries le long des bords dorsal et ventral de l’ouverture. Pendant l’œstrus, l’enflure entourant l’ouverture vaginale est réduite et les tissus ne sont pas aussi humides et roses. Pendant le métœstrus, l’ouverture vaginale est minime et il y a un gonflement négligeable. Pendant le diestrus, il n’y a pas de gonflement des tissus autour de la zone vaginale et l’ouverture est petite ou fermée.

Une autre approche plus précise pour déterminer le stade du cycle œstral est la cytologie vaginale pour laquelle des échantillons de cellules sont prélevés par lavage ou écouvillonnage. Pour le lavage, placez une poire en latex à l’extrémité d’un embout stérile de 200 microlitres et aspirez environ 100 microlitres d’eau stérile double distillée dans la pipette. Ensuite, soulevez la souris hors de la cage et placez-la sur le dessus de la cage à barres métalliques avec sa queue vers vous. Saisissez fermement la queue et élevez l’arrière-train de la souris de manière à ce que seules les pattes avant saisissent la paupière. Placez l’extrémité de l’embout rempli à l’ouverture du canal vaginal sans pénétrer dans l’orifice. Appuyez doucement sur le bulbe pour expulser environ 25 à 50 microlitres d’eau par l’ouverture vaginale. Le liquide s’aspirera spontanément dans le canal sans insertion d’embout. Relâchez lentement la pression exercée sur le bulbe et le liquide se retirera dans la pointe. Répétez l’opération 4 à 5 fois en utilisant la même pointe, la même poire et le même liquide pour obtenir un nombre suffisant de cellules dans un seul échantillon. Placez le liquide sur une lame de verre et laissez le frottis sécher complètement à température ambiante. Une fois secs, ces frottis œstraux peuvent être conservés pour une utilisation ultérieure, ou ils peuvent être teints immédiatement à l’aide de la coloration Wright-Giemsa, qui est une coloration en une seule étape et ne nécessite pas de fixation. La lame est placée dans la tache pendant 45 à 60 secondes.

D’autre part, pour l’écouvillonnage, mouillez un applicateur à bout de coton de 2 mm avec une solution saline. Insérez l’embout de l’applicateur dans le vagin de la souris immobilisée et tournez doucement et roulez l’embout contre la paroi vaginale. Ensuite, retirez soigneusement l’écouvillon et transférez les cellules sur une lame de verre sèche en faisant rouler l’écouvillon sur la lame. Cette procédure est considérée comme stressante et peut causer des dommages si elle n’est pas effectuée en douceur, avec une retenue appropriée et avec des cotons-tiges de la bonne taille. Comme pour le lavage, une fois que la lame est sèche, elle peut être tachée avec la teinture Wright-Giemsa. Après la coloration, les lames peuvent être examinées au microscope.

Si la femelle est en proestrus, les cellules sont vues comme des amas de cellules épithéliales nucléées rondes et bien formées avec un noyau plus foncé que le cytoplasme. Si elle est en phase d’œstrus, la majorité des cellules sont des cellules épithéliales squameuses cornifiées sans noyau. Ils sont d’apparence anguleuse et sont en grappes densément tassées. Si la femelle est en métessestrus, les cellules sont généralement des globules blancs, en particulier des neutrophiles, avec quelques cellules épithéliales squameuses cornifiées présentes. Au cours du diestrus, les cellules présentes sont normalement des globules blancs avec l’apparition de quelques cellules épithéliales nucléées.

Maintenant que vous avez une compréhension du cycle œstral des rongeurs, voyons comment mettre en place l’accouplement. La première étape est la détermination du sexe, qui se fait en comparant les distances anogénitales. Chez les femelles, la distance entre l’anus et les organes génitaux externes est plus courte que chez les mâles. En fonction des besoins de recherche et de l’efficacité de reproduction de la souche, le schéma d’accouplement peut être monogame - où une femelle est accouplée à un mâle OU polygame - où deux femelles ou plus sont accouplées à un mâle.

En termes de timing, étant donné que le cycle œstral des rongeurs est court - seulement 4 à 5 jours - on peut mettre en place l’accouplement au hasard. Ou ils peuvent mettre en place un « accouplement chronométré », qui consiste à introduire la femelle dans la cage d’accouplement lorsqu’elle est au point de réceptivité et de fertilité maximales, c’est-à-dire pendant la phase proestrus ou œstrus. Dans les deux cas, l’accouplement doit être mis en place à la fin d’une journée, car les rongeurs sont nocturnes et ont tendance à s’accoupler la nuit. Le lendemain matin, la femelle est examinée à la recherche d’un bouchon copulatoire - une masse blanchâtre composée de liquide vaginal et de sperme qui persiste pendant 12 à 24 heures après la copulation. Si le bouchon copulatoire n’est pas visible, insérez doucement l’extrémité d’une sonde émoussée dans l’ouverture vaginale. La présence d’un bouchon copulatoire entravera l’avancée de la sonde à moins de 0,5 cm de l’ouverture vaginale. En cas d’accouplement aléatoire, l’apparition du bouchon copulatoire prend généralement trois jours. La présence d’un bouchon confirme que l’accouplement ne garantit pas que la femelle est enceinte.

Une fois qu’un bouchon copulatoire est observé, la femelle doit être surveillée pour détecter des signes de grossesse tels qu’une prise de poids. Si la femelle bouchée est enceinte, alors le jour où le bouchon a été trouvé est le jour embryonnaire zéro ou E0 et le lendemain est considéré comme le premier jour de gestation, ou E1, et ainsi de suite jusqu’à la parturition - c’est-à-dire l’accouchement - qui est entre 19 et 21 jours. Environ 20 à 24 heures après l’accouchement, les rats et les souris femelles subissent un œstrus et peuvent concevoir à nouveau.

Dans un système d’élevage intensif, qui est couramment utilisé pour les animaux ayant une courte durée de vie à la reproduction en raison d’une mutation génétique, les animaux mâles sont laissés dans la cage avec la femelle et les petits, afin que la femelle puisse concevoir une autre portée immédiatement. Ce schéma peut être stressant pour la femelle car elle allaite et gémise continuellement. Au contraire, le schéma d’élevage non intensif consiste à séparer la femelle une fois qu’elle est visiblement enceinte, et à ne pas la remettre dans la cage du mâle tant que sa portée n’a pas été sevrée, ce qui rend ce schéma d’élevage moins exigeant.

De nombreux facteurs peuvent influencer les performances de reproduction des souris et des rats. Passons en revue quelques-uns d’entre eux, qui reviennent plus fréquemment. La vigueur des reproductrices dépend en grande partie du niveau de consanguinité. Les animaux qui sont consanguins sont beaucoup plus robustes et vigoureux, ils produisent donc des portées plus grandes et plus fortes. Un autre facteur qui peut affecter les performances de reproduction est le comportement agressif. Certaines souches couramment utilisées, telles que les souris C57BL/6, ont tendance à faire preuve d’agressivité, ce qui peut interférer avec la reproduction. Lors de l’élevage d’une souche agressive, toutes les portées doivent être surveillées de près. Les animaux d’une portée contenant des chiots agressifs ne doivent pas être utilisés pour la reproduction. Les fluctuations de température, d’humidité et d’éclairage peuvent entraîner une diminution de l’efficacité de la reproduction. Il a également été démontré que le bruit et les vibrations à l’intérieur des salles de reproduction ont des effets délétères. Les animaux ayant subi des modifications génétiques ont tendance à être moins robustes et moins fertiles, et certaines des mutations peuvent entraîner la létalité des petits avant ou peu après la naissance.

Voyons maintenant brièvement comment sevrer les chiots de ces animaux de laboratoire. Le moment de commencer le sevrage diffère selon le schéma d’élevage. En cas d’élevage non intensif, les jeunes peuvent être sevrés à l’âge de 21-28 jours. Mais en cas d’élevage intensif, les petits de chaque portée sont sevrés au jour 20 pour éviter que les petits plus âgés ne soient présents lors de la naissance de la portée suivante. Étant donné que les rongeurs peuvent commencer à s’accoupler dès l’âge de 8 semaines, les petits mâles et femelles sont séparés au sevrage. Dans la mesure du possible, les chiots nouvellement sevrés ne doivent pas être logés seuls.

Si une portée ne contient qu’un seul chiot d’un sexe donné, il faut essayer de loger ce chiot avec des chiots du même sexe provenant d’une autre portée. Les options d’hébergement possibles pour les chiots sevrés sont énumérées dans le manuscrit ci-dessous. Les souris et les rats sevrés doivent être vérifiés quotidiennement pour s’assurer qu’ils se développent. Pour l’approvisionnement en nourriture, une petite quantité de nourriture, une pastille par souris, doit être placée sur le sol de la cage pendant les 7 à 10 premiers jours, avec de la nourriture supplémentaire dans le haut de la cage. Cela encouragera les animaux à passer à la nourriture de rongeurs comme seule source de nourriture. Pour l’approvisionnement en eau, une bouteille doit être ajoutée même si les animaux sont logés sur des supports avec système d’abreuvement automatique. Il s’agit d’éviter la déshydratation.

Enfin, voyons comment les scientifiques utilisent l’approche de sélection interne à leur avantage. L’une des applications les plus courantes de la mise en place de l’accouplement est de développer des souris avec un génotype modifié. Pour étudier la fonction d’un gène, les chercheurs perturbent souvent son code génétique. Cependant, ces animaux, comme les humains, sont diploïdes et ont donc deux copies du même gène. Par conséquent, afin de perturber complètement le gène, les souris modifiées doivent être accouplées pour produire un animal avec les deux copies dysfonctionnelles, en d’autres termes un knockout homozygote. Les souris dont une copie est dysfonctionnelle sont appelées hétérozygotes ou hets.

L’autre avantage de la mise en place d’un accouplement à l’interne est de tester l’effet de l’exposition prénatale aux composés d’essai. Par exemple, les chercheurs ont fourni à la femme enceinte un régime liquide contenant de l’alcool de E7 à E13. Ensuite, à E13, ils ont disséqué la femelle enceinte, obtenu des cerveaux fœtaux et les ont coupés en fines sections. Enfin, la coloration des lames a révélé que l’exposition prénatale à l’alcool augmentait la mort cellulaire dans le tissu neural.

Enfin, la sélection en interne permet également d’étudier les troubles post-grossesse comme la dépression post-partum. Dans cette étude, les scientifiques ont d’abord éloigné la portée du barrage pendant la période de lactation. Puis, 60 minutes plus tard, ils ont réintroduit les petits dans la mère. Et pour induire un stress chez la femelle, un nouvel intrus mâle a été ajouté à la cage. Ensuite, les chercheurs ont observé le barrage pour l’agression maternelle, qui comprend l’attaque et la morsure du mâle intrus, ainsi que pour différents comportements de soins maternels comme le toilettage des chiots et l’allaitement. Les données obtenues ont révélé que le stress a un effet significatif sur l’agressivité maternelle post-partum et sur les soins.

Vous venez de regarder la vidéo de JoVE sur les principes fondamentaux de l’élevage et du sevrage des souris et des rats en laboratoire. Vous devriez maintenant avoir une meilleure compréhension du cycle de l’œstrus des rongeurs et savoir également comment déterminer l’étape du cycle et comment l’utiliser pour mettre en place des schémas d’accouplement réussis. Nous avons également examiné les facteurs qui peuvent affecter le comportement de reproduction et expliqué comment et quand sevrer les bébés souris et rats. Comme toujours, merci d’avoir regardé !