Name: Caractérisation comportementale d’un modèle murin du syndrome d’Angelman (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-10-20T12:10:00.000+00:00
Duration: 11 min 5 s
Description: Découvrez une batterie de tests comportementaux reproductibles pour valider un modèle murin du syndrome d'Angelman. Cette méthode utilise l'intelligence artificielle pour surveiller le comportement animal sans perturbation.

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Cette recherche a été soutenue par le RVO 68378050 de l’Académie tchèque des sciences, LM2018126 Centre tchèque de phénogénomique fourni par le MEYS CR, OP RDE CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001789 (Mise à niveau du Centre tchèque de phénogénomique : développement vers la recherche translationnelle par MEYS et ESIF), OP RDE CZ.02.1.01/0.0/0.0/18_046/0015861 (mise à niveau de l’infrastructure CCP II par MEYS et ESIF) et OP RDI CZ.1.05/2.1.00/19.0395 (amélioration de la qualité et de la capacité des modèles transgéniques par MEYS et ERDF). En outre, cette étude a reçu un financement de l’ONG « Association of Gene Therapy (ASGENT) », de la Tchéquie (https://asgent.org/) et LM2023036 Centre tchèque de phénogénomique fourni par le ministère de l’Éducation, de la Jeunesse et des Sports de la République tchèque.

Validation d’un modèle murin du syndrome d’Angelman à l’aide de tests comportementaux

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.

Les modèles SA créés dans différentes souches murines sont généralement validés par des tests de l’état émotionnel, des fonctions motrices et des capacités cognitives de l’animal pour faciliter la comparaison avec les symptômes humains31,32. Un déficit moteur dans les modèles SA est la constatation la plus constante dans tous les laboratoires, suivi d’un état d’émotivité inchangé des mutants et de difficultés à construire des nids31,32,33<...

Le syndrome d’Angelman (SA) est une maladie neurodéveloppementale rare. L’origine génétique la plus fréquente de la SA est une délétion importante de la région 15q11-q13 du chromosome d’origine maternelle, qui se retrouve chez près de 74 % des patients1. La délétion de cette région entraîne la perte d’UBE3A, le principal gène responsable de la SA qui code pour une ubiquitine ligase E3. L’allèle paternel du gène UBE3A dans les neurones est réduit au silence dans un processus connu sous le nom d’empreinte. En conséquence, l’empreinte paternelle du gène ne permet que l’expression maternelle dans le système nerveux central (SNC)2. Par conséquent, la délétion du gène UBE3A du chromosome d’origine maternelle entraîne le développement de symptômes de la SA. Chez l’homme, la SA se manifeste vers l’âge de 6 mois, avec un retard de développement qui persiste à tous les stades du développement et se traduit par des symptômes débilitants sévères chez les personnes atteintes 3,4. Les principaux symptômes de la maladie comprennent le déficit de la motricité fine et globale, y compris une démarche ataxique saccadée, de graves troubles de la parole et une déficience intellectuelle. Environ 80 % des patients atteints de SA souffrent également de troubles du sommeil et d’épilepsie. À ce jour, les seuls traitements disponibles sont les médicaments symptomatiques, qui réduisent les crises d’épilepsie et améliorent la qualité du sommeil1. Par conséquent, le développement de modèles animaux robustes avec des phénotypes comportementaux reproductibles ainsi qu’une analyse de phénotypage affinée seront essentiels pour élucider les mécanismes physiopathologiques de la maladie et découvrir des médicaments et des traitements efficaces.
La complexité du trouble humain affectant le SNC exige que les organismes modèles possèdent un génome, une physiologie et un comportement comparables. Les souris sont populaires en tant qu’organisme modèle en raison de leur cycle de reproduction court, de leur petite taille et de leur relative facilité de modification de l’ADN. En 1984, Paul Willner a proposé trois critères de base de validation du modèle de maladie : la construction, la face et la validité prédictive, qui sont utilisés pour déterminer la valeur du modèle5. Simplement, la validité conceptuelle reflète les mécanismes biologiques responsables du développement du trouble, la validité faciale récapitule ses symptômes et la validité prédictive décrit la réponse du modèle aux médicaments thérapeutiques.
Pour adhérer aux principes ci-dessus, nous avons choisi l’étiologie génétique la plus courante, une grande délétion du locus maternel 15q11.2-13q, y compris le gène UBE3A, pour créer des souris modèles AS. Nous avons utilisé la technique CRISPR/Cas9 pour supprimer une région de 76 225 pb de long couvrant l’ensemble du gène UBE3A, englobant à la fois les éléments codants et non codants du gène, chez des souris issues d’un fond C57BL/6N6. Nous avons ensuite croisé les animaux pour obtenir des souris hétérozygotes UBE3A+/−. Pour la validation faciale du modèle, nous avons utilisé des animaux issus de croisements de femelles UBE3A+/− et de mâles de type sauvage pour obtenir la descendance UBE3A+/- (souche nommée C57BL/6NCrl-UBE3A<em1(IMPC)Ccpcz>/Ph et plus tard assignée sous le nom de UBE3A mGenedel/+) et des compagnons de portée témoins. Nous avons testé leur motricité fine et globale, leur émotivité et leur affect pour récapituler les principaux symptômes de la SA. Dans un article précédent, nous avons également évalué les fonctions cognitives des animaux, car les patients atteints de SA souffrent également de déficience intellectuelle6. Cependant, nous n’avons trouvé aucune déficience cognitive chez les souris UBE3AmGenedel/+, peut-être en raison du jeune âge des animaux au moment des tests7. Un examen ultérieur des animaux plus âgés, âgés d’environ 18 semaines, a révélé un déficit de flexibilité comportementale lors de l’apprentissage inversé dans le paradigme de préférence de lieu. Cependant, la complexité de l’équipement utilisé pour cette analyse nécessite un module méthodologique distinct et il n’est pas inclus ici.
Les tests comportementaux présentés ici font partie des outils de phénotypage les plus courants dans la recherche génétique, grâce à leur haute valeur prédictive et à leur validité de construction suffisante 8,9,10. Nous avons utilisé ces tests pour valider un modèle murin de SA en récapitulant les principaux symptômes de la maladie humaine d’une manière reproductible et indépendante de l’âge. L’émotivité de l’animal a été évaluée dans le labyrinthe surélevé et les tests en plein champ. Ces deux tests sont basés sur le conflit approche-évitement, où les animaux explorent un nouvel environnement à la recherche de nourriture, d’un abri ou d’opportunités d’accouplement tout en évitant simultanément les compartiments anxiogènes11. De plus, le test en champ ouvert est utilisé pour tester l’activité locomotriced’une souris 8. Le test de suspension de la queue est largement utilisé dans la recherche sur la dépression pour dépister de nouveaux médicaments antidépresseurs ou des phénotypes de type dépressif dans des modèles de souris knock-out12. Ce test évalue le désespoir que les animaux développent au fil du temps dans une situation inéluctable. L’apprentissage moteur et les caractéristiques détaillées de la marche ont été déterminés sur le rotarod et sur DigiGait, respectivement. L’endurance de l’animal sur la tige d’accélération caractérise ses capacités d’équilibre et de coordination des mouvements, tandis que l’analyse détaillée des schémas de pas d’une souris est une évaluation sensible des déficiences neuromusculaires liées à de nombreux troubles neurogénératifs du mouvement13,14,15. Le test de déchiquetage des nids fait partie de la méthodologie standard de détection du comportement impulsif chez les rongeurs, et comme il utilise le comportement naturel des rongeurs, il indique le bien-être de l’animal16,17.
La taille des groupes expérimentaux a été le résultat d’un compromis pour répondre aux exigences de la règle des 3R et à l’utilisation efficace des performances de reproduction des colonies. Cependant, pour obtenir une puissance statistique, les groupes ne comptaient pas moins de 10 individus, en raison de l’établissement d’un nombre suffisant de couples reproducteurs. Malheureusement, les performances d’élevage n’ont pas toujours permis d’obtenir un nombre suffisant d’animaux.

<table><tbody><tr><td>Cages, ventilées individuellement</td><td>Techniplast</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DigiGait</td><td>Mouse Specifics, Inc., 2 Central Street Level Unit 110 Framingham, MA 01701, USA</td><td>L’équipement a été remis, aucun numéro de catalogue n’a été fourni ni ne peut être trouvé sur le site Web de l’entreprise</td><td>Analyse détaillée de la démarche de la souris, du matériel et des logiciels fournis.&nbsp ;</td></tr><tr><td>FDA Nestlet squares</td><td>Datesand Ltd., 7 Horsfield Way, Bredbury, Stockport SK6, Royaume-Uni</td><td>Le matériel a été acheté auprès du fournisseur de Velaz via une demande directe par e-mail. Velaz ne fournit pas de n° de catalogue.</td><td>Nids en coton pour le test de construction de nid. Répartition du nid : 2-3 g chacun, d’un diamètre d’environ 5 x 5 x 0,5 cm.</td></tr><tr><td>Mouse chow</td><td>Altramion</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rotarod</td><td>TSE Systems GmbH, Barbara-McClintock-Str.4 12489 Berlin, Allemagne</td><td>L’équipement a été admis, aucun numéro de catalogue n’a été fourni, ni n’a pu être trouvé sur le site Web de la société</td><td>Rotarod pour 5 souris, matériel et logiciel fournis. Dimensions du tambour : Diamètre : 30 mm, largeur par voie : 50 mm, distance de chute 147 mm.</td></tr><tr><td>Test de suspension de queue</td><td>Bioseb, In Vivo Research Instruments, 13845 Vitrolles FRANCE</td><td>Référence : BIO-TST5</td><td>Équipement entièrement automatisé pour l’évaluation du temps d’immobilité de 3 souris suspendues par la queue, matériel et logiciel fournis</td></tr><tr><td>Bande médicale Transpore</td><td>Medical M, Ltd.</td><td>P-AIRO1291</td><td>Le ruban utilisé pour attacher un animal à l’hameçon par sa queue.</td></tr><tr><td>Visionneuse - Système de suivi vidéo</td><td>Biobserve GmbH, Wilhelmstr. 23 A 53111 Bonn, Allemagne</td><td>Des équipements avec logiciel ont été proposés, aucun numéro de catalogue n’a été fourni, ni n’a pu être trouvé sur le site Web de l’entreprise</td><td>Logiciel avec du matériel sur mesure : labyrinthe, base IR, caméras sensibles aux IR. Dimensions OF sur mesure : surface de 42 x 42 cm, mur de 49 cm de haut, zone centrale : 39 cm2. Un EPM sur mesure a été élevé à 50 cm au-dessus du sol, avec un bras ouvert de 79 cm de long,&nbsp ; 9 cm de large et bras fermé de 77 cm de long, 7,6 cm de large.</td></tr></tbody></table>

caractérisation comportementale d’un modèle murin du syndrome d’angelman

Behavioral Characterization of an Angelman Syndrome Mouse Model

Ce manuscrit décrit une batterie de tests comportementaux disponibles pour caractériser les phénotypes de type syndrome d’Angelman (SA) dans un modèle murin établi de SA. Nous utilisons le paradigme d’apprentissage du rotarod, l’analyse détaillée de la démarche et le test de construction du nid pour détecter et caractériser les déficiences motrices des animaux. Nous testons l’émotivité de l’animal en plein champ et dans les tests de labyrinthe surélevé, ainsi que l’effet dans le test de suspension de la queue. Lorsque des souris AS sont testées dans le cadre du test en champ libre, les résultats doivent être interprétés avec prudence, car les dysfonctionnements moteurs influencent le comportement de la souris dans le labyrinthe et modifient les scores d’activité.
La reproductibilité et l’efficacité des tests comportementaux présentés ont déjà été validées dans plusieurs lignées de souris Uba3a indépendantes avec différentes variantes knock-out, faisant de cet ensemble de tests un excellent outil de validation dans la recherche sur la SA. Les modèles avec la construction pertinente et la validité apparente justifieront des recherches plus approfondies pour élucider la physiopathologie de la maladie et permettre le développement de traitements causaux.

Tests en hauteur, en labyrinthe et en champ libre Les tests EPM et OF utilisent la tendance naturelle des rongeurs à explorer de nouveaux environnements18,19. L’exploration est régie par un conflit d’approche-évitement, où les rongeurs choisissent entre l’exploration d’un nouvel environnement et l’évitement d’un éventuel danger. Les animaux explorent des endroits inconnus à la recherche d’un abri, de contacts sociaux ou de recherche de nourrit...

Ce manuscrit présente un ensemble de tests comportementaux hautement reproductibles pour valider un modèle murin du syndrome d’Angelman.

Caractérisation comportementale d’un modèle murin du syndrome d’Angelman

This manuscript describes a battery of behavioral tests available to characterize Angelman syndrome (AS)-like phenotypes in an established murine model of ...

Notre objectif est d’élucider les rôles physiologiques des gènes en utilisant des souris comme modèle expérimental. Nous nous concentrons également sur le développement de modèles murins de maladies spécifiques que les scientifiques peuvent utiliser pour étudier la causalité de la maladie et développer des traitements efficaces. Un exemple d’une telle activité est le modèle murin du syndrome d’Angelman.La nouvelle technologie la plus prometteuse et la plus prometteuse est sans doute l’intégration de l’intelligence artificielle basée sur des techniques d’apprentissage profond dans la recherche animale. Cette approche peut être utilisée pour surveiller directement le comportement des animaux dans la cage d’accueil sans que l’expérimentateur n’ait besoin de déranger les animaux. Le plus grand défi des études comportementales est actuellement la reproductibilité.Par conséquent, nous introduisons une batterie de tests qui valident le syndrome d’Angelman du modèle d’une manière qui ne dépend pas de l’âge ou de l’espèce du modèle. Nous utilisons des tests comportementaux établis pour valider notre modèle AS. Cependant, avec la nouvelle approche pour le développement du modèle ressemblant

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Comportement

Inchworming est un mouvement de creusement synchrone très répétitif affichée par BTBR T + RTI 3TF / J (BTBR) souris lorsqu'il est placé dans une cage de test avec une literie de sciure suffisante. La procédure est une modification du protocole d'interaction sociale des mineurs et est utilisée ici pour évaluer stéréotypies motrices répétitives pertinentes pour troubles du spectre autistique.

Inchworming: A Novel moteur Stéréotypie dans le BTBR<em&gt; T<sup&gt; +</sup&gt; Itpr3<sup&gt; Tf</sup</em&gt; / J modèle de souris de l&#39;autisme

Ici, nous présentons un protocole pour induire l’anorexie basée sur l’activité (ABA) chez des souris adolescentes. L’ABA est un état d’hyperactivité évoqué par l’imposition d’une restriction alimentaire aux rongeurs ayant accès à une roue de course. Ce phénomène est utilisé comme modèle pour étudier la neurobiologie sous-jacente de l’anorexie mentale.

Utilisation de l&#39;anorexie rongeurs modèle basée sur les activités à l&#39;étude des bases neurobiologiques de l&#39;anorexie mentale

Logé individuel avec une roue en cours d’exécution alors que compte tenu d’un accès limité à la nourriture de souris développent des réductions de la consommation alimentaire et augmentent l’activité sur la roue en cours d’exécution. Ce phénomène expérimental s’appelle anorexie par activité. Ce paradigme fournit un outil expérimental pour l’étude de la neurobiologie et les comportements qui sous-tend les aspects de l’anorexie mentale.

Évaluation axée sur l’activité anorexie chez la souris

L'analyse de l'empreinte est une alternative peu coûteuse aux programmes numérisés d'analyse de la démarche pour les chercheurs quantifiant les anomalies du mouvement chez la souris. En raison de sa vitesse, de sa simplicité et de son potentiel longitudinal, il est idéal pour le phénotypage comportemental des modèles murins.

Analyse de la démarche à faible coût pour le phénotypage comportemental des modèles de souris de la maladie neuromusculaire

Le trouble du spectre autistique (TSA) est associé à un comportement social et communicatif altéré et à l’émergence d’un comportement répétitif. Pour étudier l’interrelation entre les gènes TSA et les déficits comportementaux dans le modèle de la drosophile , cinq paradigmes comportementaux sont décrits dans cet article pour mesurer l’espacement social, l’agressivité, la parade nuptiale, le toilettage et le comportement d’habituation.

Paradigmes pour l’évaluation comportementale dans le modèle de trouble du spectre autistique de la drosophile

Les modèles de rongeurs sont des outils précieux pour étudier les comportements de base liés aux troubles du spectre autistique (TSA). Dans cet article, nous nous penchons sur deux tests comportementaux permettant de modéliser les principales caractéristiques des TSA chez la souris : l’auto-toilettage, qui évalue le comportement répétitif, et le test d’interaction sociale à trois chambres, qui documente les déficiences sociales.

Stratégies d’évaluation des comportements de type autistique chez la souris

Nous démontrons l’utilité du comportement de construction du nid chez les souris de laboratoire comme indicateur de bien-être. L’évaluation du nid est une technique sensible qui est modifiée par la température, la maladie et l’agressivité. Le test du temps d’intégration au nid (TINT) est une simple évaluation au bord de la cage qui permet de détecter la douleur postopératoire.

La construction d’un nid comme indicateur de la santé et du bien-être chez les souris de laboratoire

Surveillance prolongée et complète de souris dans un environnement home-cage fournit une compréhension plus profonde de comportement aberrant dans des modèles murins de maladies du cerveau. Ce document décrit la station comportementale intégrée (INBEST) comme composant clé de l'analyse comportementale contemporaine.

Behavioral phénotypage de modèles de maladies murin avec la station intégrée comportementale (INBEST)

Les modèles murins sont devenus de plus en plus populaires dans les études de neurosciences comportementales.  Au fur et à mesure que les modèles progressent, il est important de développer des mesures comportementales sensibles spécifiques à la souris.  Ce protocole décrit la tâche d’atteinte de la matrice de pâtes, qui est une tâche motrice qualifiée à utiliser dans des modèles murins d’AVC.

Compensatoire Membre utilisation et l&#39;évaluation comportementale de l&#39;apprentissage moteur de compétence Après sensorimotrice Cortex blessures dans un modèle de souris de l&#39;AVC ischémique

contrôle du moteur et la performance de la balance sont connus à se détériorer avec l'âge. Ce document présente un certain nombre de tests comportementaux non invasives standard avec l'ajout d'un stimulus rotatif simple de contester le système et afficher les changements vestibulaires de la performance de l'équilibre dans un modèle murin de vieillissement.

Évaluation du comportement du système vestibulaire vieillissement de souris

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Caractérisation comportementale d’un modèle murin du syndrome d’Angelman

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