4.7: Développement et reproduction de la souris de laboratoire

Les souris sont des organismes modèles extrêmement précieux qui continuent d’améliorer notre compréhension du développement humain et des maladies. Parmi les mammifères, les souris ont une fécondité élevée et un développement rapide, ce qui signifie que les colonies peuvent être rapidement étendues.

Étant donné que le développement dans l’utérus nécessite des structures embryonnaires spécialisées, l’étude de l’embryogenèse dans un modèle mammifère est également plus pertinente pour les humains. Dans cette vidéo, nous aborderons les étapes de la reproduction et du développement des souris, comment élever des souris et les moyens d’appliquer les connaissances sur la reproduction et le développement des souris en laboratoire.

Tout d’abord, parlons un peu de la reproduction des souris. Comme chez l’homme, le développement précoce de la souris est interne, la gestation se produisant dans les cornes utérines de la mère, ce qu’on appelle une « mère ». Cependant, contrairement à la plupart d’entre nous, les souris portent plusieurs fœtus à la fois, produisant une portée moyenne de 10 à 12 chiots en une période de gestation.

Avant d’aborder plus en détail le développement de ces chiots, passons en revue les termes utilisés pour identifier les stades de développement. Le système de stadification le plus courant commence au jour zéro embryonnaire, ou E0, le jour de la copulation réussie. Après cela, chaque étape est définie par le nombre de jours depuis la fécondation jusqu’au jour de la naissance, lorsque la numérotation recommence au jour zéro postnatal, ou P0.

Étant donné que le moment du développement peut varier légèrement, même entre les embryons d’une même portée, d’autres approches basées sur la morphologie plutôt que sur le temps après la fécondation, comme la stadification de Theiler, peuvent également être utilisées.

Ensuite, examinons de plus près les changements morphologiques qui se produisent au cours des premières semaines de développement de la souris.

Après la fécondation de l’ovocyte, l’embryon commence sa vie lentement, ne complétant que 4 cycles de division cellulaire au cours de ses 3 premiers jours. Cependant, à l’E4, ces cellules se sont multipliées et réorganisées pour former une boule compacte et creuse de cellules connue sous le nom de « blastocyste ». À ce stade, les cellules qui donneront éventuellement naissance à l’embryon lui-même se trouvent toutes dans un groupe de cellules souches connu sous le nom de masse cellulaire interne, ou ICM. Les cellules restantes, appelées cellules trophoblastiques, feront partie du placenta qui fournit de l’oxygène et de la nutrition à l’embryon.

Après ce point, le développement des rongeurs devient un peu tordu. Chez la plupart des mammifères, les cellules qui donnent naissance à l’embryon forment une structure en forme de disque. En revanche, l’embryon de souris a une configuration en forme de coupe. Les cellules à l’extérieur de cette coupe forment une couche cellulaire connue sous le nom d’endoderme, qui finit par donner naissance à des tissus profonds tels que la muqueuse du tube digestif. De manière déroutante, les cellules de la surface interne de la coupe représentent l’ectoderme, qui forme des tissus plus superficiels, comme les cheveux et la peau.

Cette disposition inversée persiste jusqu’au 8e jour embryonnaire, lorsque l’embryon se retourne littéralement. À ce stade, quelques autres structures reconnaissables se sont développées, notamment les somites, qui donnent naissance à des tissus tels que le muscle squelettique ; et les bourgeons des membres, qui formeront les membres antérieurs et postérieurs.

Les choses avancent assez rapidement à partir de maintenant, avec le développement des principaux systèmes organiques, tels que les poumons et le tube digestif, bien entamé au 12e jour embryonnaire. Remarquablement, les embryons sont prêts à survivre en dehors de la mère après seulement 19 à 21 jours de gestation.

Maintenant que vous avez une idée de la façon dont le développement se déroule in utero, parlons de ce qui se passe après l’accouchement des souris. Les souris nouveau-nées, ou chiots, sont minuscules, glabres et aveugles.

Pendant les premières semaines de leur vie, les petits peuvent recevoir de la nourriture de n’importe quelle femelle allaitante disponible. Puis, environ trois semaines après la naissance, ils sont prêts pour le sevrage, ce qui signifie qu’il est temps de quitter la maison de maman pour s’installer dans leur propre cage !

Afin de contrôler la reproduction future, vous devrez séparer les mâles et les femelles à ce stade. Pour identifier les sexes, examinez la distance entre l’anus et les organes génitaux externes. Chez les femelles, cette distance sera plus courte que chez les mâles.

Pour préparer les chiots ? nouvelle maison, tapisser une cage d’une couche de litière. Comme ils sont encore en train de s’habituer aux nouvelles fouilles, ajoutez des granulés de nourriture ramollis avec de l’eau ou un plat de nourriture humide au fond de la cage en plus de fournir de l’eau.

Les souris atteignent la maturité sexuelle quelques semaines après le sevrage, leur pic de reproduction se situant généralement entre 2 et 9 mois.

Alors, comment utilisons-nous ces informations pour démarrer une colonie de reproduction ? Tout d’abord, il est important de se rappeler que le comportement d’une souris est considérablement influencé par son rythme circadien ; Comme elles sont nocturnes, vos souris se reproduiront la nuit.

Les phéromones jouent également un rôle important dans le comportement des souris, il est donc utile d'«introduire » partenaires potentiels pour leur permettre d’apprendre à se connaître. Pour maximiser le nombre de petits nés au cours d’un cycle de reproduction, combinez une souris mâle avec jusqu’à 4 femelles.

Pour chronométrer précisément le développement de l’embryon, revenez le matin pour vérifier chaque souris femelle à la recherche d’un bouchon de mucus vaginal, qui est déposé par le mâle pendant la copulation. Les souris ovulent tous les 4 à 5 jours ; Donc, si vous ne voyez pas de prise tout de suite, gardez les souris ensemble pour une autre chance plus tard dans la semaine. Une fois que vous avez déterminé que certaines des femelles sont enceintes, retirez la souris mâle de la cage, car elle peut être une menace pour les petits nouveau-nés.

Afin d’étudier les processus complexes contrôlant le développement des embryons de mammifères, les scientifiques ont développé des techniques très intéressantes. Jetons un coup d’œil à quelques exemples.

Pour commencer, la cartographie du destin est une approche dans laquelle les cellules sont marquées et suivies in vivo pour déterminer comment elles contribuent à des structures spécifiques dans les tissus en développement et adultes.

Ici, l’expression d’une protéine fluorescente est activée dans une petite population de cellules pour suivre la contribution des cellules exprimant la protéine aux tissus cérébraux fœtaux et adultes.

Afin de tester le rôle d’un gène spécifique dans le développement, il est utile d’examiner le résultat de sa surexpression. Dans une technique appelée électroporation in utero, l’ADN est délivré à l’embryon par micro-injection, puis conduit dans les cellules en appliquant un courant électrique à travers le tissu. Le résultat est l’induction de l’expression génique dans des cellules spécifiques, comme le démontre l’expression de la protéine fluorescente rouge dans le système nerveux central de cet embryon.

Des changements plus permanents de l’expression des gènes se présentent sous la forme de souris knock-out, dans lesquelles une partie d’un gène est supprimée. Pour générer ces souris, des cellules souches sont isolées à partir d’embryons précoces et soumises à une modification du génome. Les cellules modifiées sont transplantées dans un blastocyste, qui est ensuite implanté dans une femelle pour la gestation. Le chiot qui en résultera sera une « chimère » composé de cellules normales et knockdown, et peut être élevé pour générer des souris knock-out homozygotes.

Vous venez de regarder l’aperçu de JoVE sur la reproduction et le développement des souris. Dans cette vidéo, nous avons abordé la reproduction des souris, le développement prénatal et postnatal et la reproduction des souris. Nous avons également discuté de certaines applications passionnantes pour étudier le développement de souris en laboratoire. Merci d’avoir regardé !