Introduction à la souris de laboratoire : Mus musculus

Les rongeurs représentent environ 90% des animaux utilisés en recherche, et la majorité sont des souris.

Les souris sont faciles et peu coûteuses à entretenir, et leur similarité génétique avec l'humain, couplé avec leur croissance rapide et une fécondité élevée, en font des candidates idéales pour les manipulations et études génétiques.

Cette vidéo donne un aperçu de la souris comme organisme modèle et traite de certaines de ses nombreuses applications dans la recherche biologique et biomédicale.

La souris grise commune, Mus musculus, appartient aux mammifères de la classe des vertébrés. Les souris se trouvent dans le plus grand des ordres de mammifères: Rodentia, caractérisé par de grandes incisives, qui poussent continuellement tout au long de la vie de l'animal.

Les souris sont parmi les plus petits mammifères, d'un poids moyen de 1 g à la naissance et parvenant à un poids de 25 à 40 g a l’age adulte.

Par rapport à d'autres mammifères, le cycle de vie de la souris est relativement court. La gestation ne dure que de 18 à 21 jours, puis les souriceaux naissent nus et aveugles. Meme s’ils se nourrissent du lait de leur mère les premières semaines de vie, les souriceaux atteindront la maturité sexuelle en seulement 8 semaines.

En raison de leur capacité à s'adapter à une variété d'environnements, les souris se retrouvent sur chaque continent, excepté l'Antarctique. En tant qu’espèce commensale, les souris vivent souvent en association étroite avec les humains; que cela nous plaise ou non.

Alors, pourquoi ces créatures familières sont si populaires en recherche?

La capacité des souris à produire rapidement un grand nombre de descendants permet la production rapide et peu coûteuse d'une colonie d'animaux destinée à la recherche scientifique.

De plus, le fait que les souris soient si petites permet a la colonie d’être logée dans un espace restreint. On ne peut pas en dire autant pour la plupart des mammifères. Malgré nos différences physiques considérables, la souris et d’autres mammifères placentaires partagent une similarité génétique frappante avec les humains.

Le génome de la souris a été entièrement séquencé, ce qui facilite les manipulations génétiques telles que la génération de souris "knock-out", dont les génomes sont modifiés pour inactiver un gène spécifique et le remplacer par des marqueurs sélectionnables, le knock-out ou en français, l’invalidation génique.

En utilisant l’invalidation génique, nous pouvons évaluer les besoins physiologiques pour les produits individuels de chaque gène, comme dans cette expérience des changements de la fréquence cardiaque embryonnaire causés par l'absence de l'enzyme Furine.

Il existe beaucoup de familles de souches de souris consanguines. Parce que leur uniformité élimine les variables qui pourraient être introduites par la diversité génétique entre chaque souris, l'utilisation de ces souches améliore la reproductibilité expérimentale.

Mais quelle souche allez-vous choisir pour votre expérience? La réponse ne dépend pas que de votre couleur de pelage préféré. En fait, vous pourriez même avoir une souris sans pelage du tout! Le patrimoine génétique de cette petite créature, connue sous le nom de souris nue, conduit à l’absence de poils, mais aussi à un système immunitaire sévèrement compromis. Par conséquent, les souris nues servent de meilleur hôte pour des expériences in vivo dans lesquelles un tissu étranger est introduit, comme dans cette étude qui suit l’établissement d’une greffe de cellules cancéreuses fluorescentes.

Maintenant que vous avez une vue d’ensemble sur l’importance de la souris en science, nous allons parler de quelques découvertes passionnantes que les chercheurs ont effectués avec ces modèles animaux.

Au début du 20e siècle, William E. Castle est devenu le premier scientifique à utiliser la souris pour étudier la génétique en laboratoire. Castle et ses étudiants ont obtenu un grand nombre de leurs sujets de recherche de Abbie Lathrop, un amateur qui vendait des souris comme animaux de compagnie dans une résidence voisine. Fait intéressant, certaines de ces souches, comme la ligne de C57BL/6J, sont encore couramment utilisées dans les laboratoires de recherche aujourd'hui.

À la fin des années 20, Sir Alexander Fleming avait découvert les propriétés antibiotiques de la pénicilline en utilisant des bactéries dans une boîte de Pétri, mais ce n'est que près de 10 ans plus tard que Howard Florey et Ernst Chain ont confirmé son potentiel pharmacologique par la guérison des souris infectées par des streptocoques hémolytiques.

En 1945, Fleming, Florey et Chain furent reconnus par un prix Nobel pour leurs contributions dans le domaine de la biomédecine.

À la même époque où les antibiotiques furent découverts, George Snell fut le premier à décrire la région chromosomique connue sous le complexe majeur d'histocompatibilité, qui code les récepteurs qui aident les cellules immunitaires à la détection des envahisseurs étrangers. Connues sous le nom d'antigènes leucocytaires humains chez les humains, des variants spécifiques de ces récepteurs sont liés à des maladies auto-immunes, dans lesquelles le tissu de l'hôte est identifié par erreur comme un corps étranger.

Rolf Zinkernagel et Peter Doherty ont ensuite utilisé la souris comme modèle afin de déterminer que la reconnaissance de l'antigène par les cellules T du système immunitaire est responsable de l'initiation de la réponse immunitaire.

En 1997, Stanley Prusiner a reçu le prix Nobel pour avoir identifié les prions - des protéines infectieuses mal repliées – dans des souris infectées par la maladie neurodégénérative : encéphalopathie spongiforme.

Les souris ont également joué un rôle considérable dans le travail de Richard Axel et Linda Buck, qui ont généré les premiers clones de la famille de gènes de récepteurs olfactifs. Ces protéines, exprimées par les neurones de l'épithélium olfactif, sont activées par la liaison à des agents odorants inhalés. Buck et Axel ont aussi avancé de manière significative notre compréhension de la façon dont les signaux produits par ces récepteurs sont transmis à travers nos circuits neuronaux. En 2004, ils ont reçu le prix Nobel pour leurs découvertes révolutionnaires.

Maintenant que vous avez vu comment la recherche sur la souris a résulté en des expériences historiques marquantes, nous allons jeter un coup d’œil à quelques types de recherche en cours aujourd'hui. Pour commencer, les souris sont fréquemment utilisées dans la recherche comportementale.

Par exemple, les souris font de bons modèles pour mesurer l'équilibre moteur. Elles sont également utilisées pour étudier la façon dont le cerveau enregistre et rappelle nos souvenirs, avec des paradigmes comportementaux tels que le labyrinthe d'eau de Morris. Dans ce test de la mémoire spatiale, les souris sont entrainées pour utiliser des indices visuels pour localiser une plate-forme et s'échapper à la nage.

Parce que nos systèmes immunitaires fonctionnent de manière similaire, les souris sont également de bons modèles pour l'étude des maladies infectieuses. Par exemple, dans cette expérience, les souris consomment du pain contaminé par des Listeria et plusieurs tissus sont ensuite recueillis pour étudier le mécanisme par lequel cet agent pathogène d'origine alimentaire se propage dans tout le corps.

Les souris peuvent être également utilisées pour étudier la progression de maladies virales. Dans cette étude, les souris sont infectées par voie nasale avec le virus de l'herpès afin de reproduire l’exposition physiologique à l'agent pathogène.

Notre grande similitude génétique n'est pas seulement importante pour l'étude des maladies humaines; comprendre le développement de la souris peut également améliorer notre compréhension du développement humain. Par exemple, dans cette étude, les mâchoires embryonnaires sont sectionnées et mises en culture afin de mieux visualiser le développement précoce de la dent.

Vous venez de regarder l'introduction de JoVE à Mus musculus. Dans cette vidéo, nous avons discuté des caractéristiques générales de la souris, pourquoi elles sont si populaires au laboratoire, les découvertes historiques faites dans ce modèle, ainsi que quelques-unes des utilisations de la souris dans la recherche aujourd'hui. Comme toujours, merci d’avoir regardé JoVE Science Education!