Administration d'agents expérimentaux chez la souris

Introducing Experimental Agents into the Mouse
JoVE Science Education
Biology II: Mouse, Zebrafish, and Chick
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JoVE Science Education Biology II: Mouse, Zebrafish, and Chick
Introducing Experimental Agents into the Mouse

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07:40 min
April 30, 2023

Overview

Beaucoup de recherches réalisées sur les souris (Mus Musculus) nécessitent l’administration d’un agent expérimental à l’animal. Par exemple, il peut être intéressant de tester l’efficacité d’une thérapie spécifique, d’induire une condition pathologique, ou d’administrer une anesthésie ou un soin palliatif. En vue d’assurer une livraison efficace et sécuritaire, il est important de considérer une variété de facteurs avant l’administration du traitement.

Cette vidéo présente l’administration d’agent à la souris en commençant par la mise en valeur des propriétés à considérer, comme la viscosité, la dose et la palatabilité, lors de la planification de l’administration d’un agent expérimental. La présentation qui suit se concentre sur les méthodes d’injection, incluant la délinéation des composés structurels de la seringue et de l’aiguille, comment interpréter le gauge des aiguilles et les méthodes de maintient en toute sécurité de la souris pour des lieux d’injections habituels. Des instructions détaillées sont fournies pour réaliser des injections sous-cutanées (SC/SubQ), intra-péritonéales (IP) et dans les veines de la queue (IV) chez les souris. De plus, des utilisations de ces techniques ainsi que des voies d’administration alternatives sont présentées.

Procedure

Beaucoup d’expériences dépendent de l’administration d’agents à des souris. Fréquemment, ces agents sont introduits pour tester leurs effets sur un processus biologique. Les agents peuvent aussi jouer un rôle important dans la préparation des animaux à l’expérimentation. Dans cette vidéo, nous allons présenter des regles importantes pour administrer des agents expérimentaux, les outils pour la livraison des agents, quelques voies spécifiques d’administration et les utilisations de ces techniques essentielles.

Quels facteurs doivent être considérés lors de la planification de l’administration d’un agent expérimental ?

Le premier est la dose appropriée. Elle est généralement calculée en fonction du poids de l’animal, car il est critique de fournir la dose correcte d’un agent.

La voie d’administration est aussi importante à considérer. Les propriétés telles que la palatabilité, la viscosité, la quantité administrée, le tissu cible et le taux de dissémination désiré de l’agent vont déterminer laquelle des nombreuses voies d’administration disponibles vous devriez choisir. Dans cette vidéo nous nous concentrerons sur l’injection, qui est l’une des méthodes de livraison d’agent les plus efficaces.

Avant de présenter comment réaliser une injection, familiarisons-nous avec les outils principaux de cette technique. Tout d’abord la seringue. Les liquides sont contenus dans le cylindre qui est marqué pour permettre des mesures précises de volume. Le piston entre parfaitement à l’intérieur du cylindre et est utilisé pour diriger le mouvement du contenu.

Enfin, le bout de la seringue est l’endroit de fixation de l’aiguille. A l’autre extrémité de la tige se trouve un bout biseauté. Faites attention, c’est très aiguisé !

Les embouts des aiguilles sont codées par couleur pour renseigner leur diamètre, ou « gauge », ou les numéros de gauge les plus eleves indiquent les aiguilles plus petites. Les gauges sont choisis en fonction de la voie de livraison : si la zone est petite ou sensible, une petite aiguille sera requise.

Après avoir sélectionné l’aiguille et la seringue appropriées à votre expérience, faites monter l’agent dans le cylindre en tirant le piston. Les bulles d’air injectées avec l’agent peuvent perturber les tissus et blesser l’animal. Par conséquent, retournez la seringue et poussez délicatement le piston de manière à ce que toutes les bulles remontent dans la tige de l’aiguille et s’échappent. Si possible, expulsez un petit peu d’agent en excès pour être certain que les bulles soient complètement parties.

Maintenant que votre seringue est verrouillée et chargée, vous êtes quasiment prêts à réaliser une injection !

Avant de commencer, il est important que vous mettiez un équipement de protection individuel approprié, incluant des gants. La manipulation correcte de l’animal est aussi essentielle et varie légèrement en fonction du lieu d’injection utilisé.

Pour des injections sous cutanées, qui sont souvent ciblées sous le derme du cou de l’animal, les souris sont maintenues « par la peau du cou ». D’abord, tenez l’animal par la queue et permettez lui de s’agripper au couvercle de la cage. Ensuite, saisissez fermement la peau du cou, tirant une tente de peau au-dessus des épaules de l’animal.

L’aiguille doit être insérée à la base de la peau tendue, et l’agent injecté avec une pression ferme et constante sur le piston. Le liquide injecté sera lentement absorbé dans le flux sanguin.

Des injections intra-péritonéales dans la cavité corporelle sont absorbées à une vitesse similaire à celle de l’ingestion. Pour accéder à l’abdomen, tournez l’animal tenu par la peau du cou sur le dos, et coincez la queue fermement avec votre petit doigt.

Ensuite, divisez mentalement l’abdomen de l’animal en 4 quadrants et insérez l’aiguille dans le quadrant inférieur de gauche ou de droite. Appliquez une pression ferme et constante au piston pour livrer jusqu’à plusieurs centaines de microlitres d’agent. Alternativement, des injections intraveineuses permettent une livraison plus efficace et systémique de l’agent expérimental.

Les injections intraveineuses sont le plus souvent réalisées dans les veines de la queue. Tout d’abord, les souris sont réchauffées en-dessous d’une lampe chauffante pour quelques minutes, ce qui provoque la dilatation des veines et facilite l’insertion de l’aguille. Pour garder la souris en place pendant l’injection, placez-là dans un tube en plastique, appele restrainer, qui la maintient, en passant la queue à travers un trou spécial sur l’arrière.

Identifier le bon vaisseau est impératif pour des injections intraveineuses réussies. Soyez certain de trouver l’une des deux veines caudales de l’un ou l’autre côté de la queue ; et non pas l’artère sur le dessous de la queue.

Tenez l’aiguille avec le biseau vers le haut et insérez la dans la veine. Si l’aiguille est correctement placée, l’injection provoquera le changement de couleur de la veine, de bleu foncé à blanc pâle, pendant que l’agent coule le long du vaisseau.

Après chaque injection, jetez l’aiguille dans un récipient pour élément tranchant à risque biologique sans remettre le capuchon. Ne réutilisez jamais l’aiguille, car la tige peut devenir émoussée et blesser la souris.

Maintenant que vous êtes familier avec les méthodes communes d’injection, regardons quelques utilisations pratiques de livraison d’agent expérimental.

Dans beaucoup d’expériences, les souris sont infectées avec un pathogène spécifique pour étudier la progression de la maladie ainsi que les interactions entre l’hôte et le pathogène. Par exemple, des injections sous-cutanées de bactéries résistantes aux antibiotiques provoquent des lésions dont la taille est une mesure de la virulence du pathogène. D’autre part, les injections dans le coussinet peuvent être utilisées pour l’imagerie en temps réel du recrutement des cellules immunitaires vers le site de l’infection.

Les modèles souris sont aussi utiles pour l’étude de la progression du cancer et des thérapeutiques. Pour générer ces modèles, des injections peuvent être utilisées pour rapidement et efficacement induire des tumeurs malignes dans les souris, à travers la livraison de composés cancérigènes ou l’implantation de cellules de cancer dans les tissus de l’hôte.

Cependant, l’injection n’est pas toujours requise pour la livraison d’agent. L’inoculation intra-nasale, par exemple, peut être utilisée pour administrer un agent d’intérêt aux poumons pour imiter et étudier la progression d’une maladie respiratoire. Une autre voie, le gavage, permet l’administration directe d’agent à l’estomac pour assurer un dosage précis et exact, non réalisable par traitement à base de nourriture ou d’eau.

Vous venez de regarder l’aperçu de JoVE sur l’introduction d’agents expérimentaux chez la souris. Dans cette vidéo, nous avons passé en revue les facteurs à considérer lors du choix de l’agent expérimental, les outils et stratégies pour les injections aux souris, et quelques utilisations de ces techniques critiques. Merci de nous avoir regardés !

Transcript

Many experiments depend upon the administration of agents to mice. Frequently, these agents are introduced to test their effect on a biological process. Agents can also play an important role in preparing animals for experimentation. In this video, we will discuss important considerations for administering experimental agents, tools for agent delivery, some specific routes of administration, and applications of these essential techniques.

So what factors must be considered when planning the administration of an experimental agent?

The first is the appropriate dose. Usually calculated in relation to the animal’s weight, providing the correct dose of an agent is critical.

The route of administration is also important to consider. Properties such as the agent’s palatability, viscosity, the amount to be administered, the target tissue, and the desired rate of dissemination will determine which of the many available administration routes you should choose. In this video we will focus on injection, which is one of the most efficient methods of agent delivery.

Before discussing how to perform an injection, let’s get familiar with the principal tools for the technique.

We’ll begin with the syringe. Liquids are held within the barrel, which is marked to allow accurate volume measurements. The plunger fits within the barrel and is used to drive movement of its contents. Finally, the syringe tip is the site of attachment of the needle hub. At the opposite end of the needle shaft you’ll find a beveled tip. Be careful, it’s very sharp!

Needle hubs are color coded to reflect their size, or “gauge”, with higher gauge numbers indicating smaller needles. Gauges are chosen based on the desired route of delivery: the smaller or more sensitive the area, the smaller the needle required.

After selecting the appropriate needle and syringe for your experiment, draw the agent into the barrel by pulling back on the plunger. Air bubbles injected along with the agent can disrupt tissues and harm the experimental animal. Therefore, invert the syringe and gently flick the barrel, so that any bubbles will move towards the tip and escape. If possible, expel some excess agent to make sure the bubbles are completely removed.

Now that your syringe is locked and loaded, you’re almost ready to perform an injection!

Before you start, it’s important to equip yourself with the appropriate personal protective equipment, including gloves. Proper animal handling is also essential, and varies slightly depending on the injection site used.

For subcutaneous injections, which are often targeted below the dermis of the animal’s neck, mice are restrained by “scruffing.” First, hold the animal by the tail and allow it grip the cage lid. Then, firmly grasp the scruff, raising a tent of skin across the animal’s shoulders.

The needle should be inserted at the base of the tented skin, and the agent dispensed with a firm, consistent pressure to the plunger. The injected liquid will be slowly absorbed into the bloodstream.

Intraperitoneal injections into the body cavity are absorbed at a rate similar to ingestion. To access the abdomen, turn the scruffed animal over, and tuck the tail securely under your pinky.

Then, mentally divide the animal’s abdomen into 4 quadrants and insert the needle into the lower left or right quadrant. Apply firm, consistent pressure to the plunger to deliver up to several hundred microliters of agent. Alternatively, intravenous injections allow a more efficient, systemic delivery of experimental agent.

IV injections are most commonly performed in the tail veins. First, mice are warmed under a heat lamp for a few minutes, which causes the veins to swell and makes needle insertion easier. To keep the mouse steady during the injection, place it into a plastic restrainer, slipping the tail through a special hole in the back.

Identifying the correct vessel is imperative for successful intravenous injections. Be sure to find one of the two caudal veins on either side of the tail; not the artery on the underside of the tail.

Holding the needle bevel side up, insert it into the vein. If the needle is correctly placed, injection will cause the vein to change from dark blue to pale white in color as the agent moves through the vessel.

After each injection, discard the needle into a biohazardous sharps container without recapping. Never reuse the needle, as tips can become blunted and cause injury to the mouse.

Now that you’re familiar with common injection methods, let’s look at some practical applications of experimental agent delivery.

In many experiments, mice are infected with a specific pathogen to study disease progression as well host-pathogen interactions. For example, subcutaneous injections of antibiotic resistant bacteria cause lesions whose size is a readout for the pathogen’s virulence. Alternatively, injections into the footpad can be used for live imaging of immune cell recruitment to the site of infection.

Mouse models are also useful for the study of cancer progression and therapeutics. To generate these models, injections can be used to rapidly and efficiently induce malignant growths in mice, both through the delivery of carcinogenic compounds and the implantation of cancer cells into host tissues.

However, injection is not always required for agent delivery. Intranasal inoculation, for instance, can be used to administer an agent of interest to the lungs to mimic and study respiratory disease progression. Another route, gavage, allows the direct administration of agent to the stomach to ensure a precise and accurate dosing not achievable through food- or water-based treatment.

You’ve just watched JoVE’s overview of introducing experimental agents into the mouse. In this video we reviewed factors to consider when choosing an experimental agent, tools and strategies for mouse injections, and some applications of these critical techniques. Thanks for watching!