Test mécanique d’évitement des conflits pour mesurer le comportement de la douleur chez la souris

Summary

Le test mécanique d’évitement des conflits est utilisé comme une lecture non réflexive de la sensibilité à la douleur chez la souris qui peut être utilisée pour mieux comprendre les réponses affectives-motivationnelles dans une variété de modèles de douleur murine.

Abstract

La douleur comprend à la fois des dimensions sensorielles (nociceptives) et affectives (désagréables). Dans les modèles précliniques, la douleur a traditionnellement été évaluée à l’aide de tests réflexifs qui permettent des inférences concernant la composante nociceptive de la douleur, mais fournissent peu d’informations sur la composante affective ou motivationnelle de la douleur. Le développement de tests qui capturent ces composants de la douleur est donc important sur le plan translationnel. Par conséquent, les chercheurs doivent utiliser des tests comportementaux non réflexifs pour étudier la perception de la douleur à ce niveau. L’évitement mécanique des conflits (MCA) est un test de comportement non réflexif volontaire établi, pour étudier les réponses motivationnelles à un stimulus mécanique nocif dans un paradigme à 3 chambres. Un changement dans la préférence de localisation d’une souris, lorsqu’elle est confrontée à des stimuli nocifs concurrents, est utilisé pour déduire le désagrément perçu de la lumière vive par rapport à la stimulation tactile des pattes. Ce protocole décrit une version modifiée du test MCA que les chercheurs sur la douleur peuvent utiliser pour comprendre les réponses affectives et motivationnelles dans une variété de modèles de douleur chez la souris. Bien qu’elles ne soient pas spécifiquement décrites ici, nos exemples de données MCA utilisent l’adjuvant de Freund complet intraplantaire (CFA), les lésions nerveuses épargnées (SNI) et un modèle de fracture / coulée comme modèles de douleur pour illustrer la procédure MCA.

Introduction

La douleur est une expérience complexe avec des composantes sensorielles et affectives. Une réduction du seuil de perception de la douleur et une hypersensibilité aux stimuli thermiques et/ou mécaniques sont des caractéristiques clés de cette expérience, que les tests de comportement de la douleur évoqués par stimulus peuvent capturer (comme le test de sensibilité à la chaleur de Hargreaves et le test de von Frey de sensibilité mécanique)^1,2. Bien que ces tests donnent des résultats robustes et reproductibles, ils sont limités par leur dépendance à l’égard du retrait réflexif d’un stimulus nocif perçu. Cela a remis en question le recours continu de la recherche sur la douleur à ces seuls tests. À cette fin, les chercheurs sur la douleur explorent depuis plusieurs années des tests comportementaux alternatifs / complémentaires à utiliser dans les modèles de douleur chez les rongeurs dans le but de capturer davantage de composants affectifs et / ou motivationnels de la douleur. Ces mesures non évoquées, volontaires ou non réflexives (p. ex., course sur roues, activité de creusement, préférence de lieu conditionné ^3,4,5) sont mises en œuvre dans le but d’améliorer la translatabilité de la recherche préclinique sur la douleur.

Le test d’évitement mécanique des conflits (MCA) a été décrit à l’origine par Harte et al. en 2016⁶, est utilisé principalement chez les rats ^7,8 et représente une modification d’une approche antérieure – le paradigme d’évitement de l’évasion du lieu. Dans cette approche, un stimulus nocif de la patte postérieure est effectué dans une chambre autrement souhaitable (sombre) pour conduire un comportement délibéré de l’animal à s’échapper / éviter une telle stimulation ^9,10. Au lieu de s’appuyer sur une stimulation nocive manuelle de la patte postérieure par un observateur, le test MCA force les souris à négocier un stimulus potentiellement nocif pour échapper à un environnement aversif et atteindre la chambre sombre. Le conflit/évitement qui donne son nom au test découle de ces deux motivations concurrentes : s’échapper des zones très éclairées et éviter la stimulation nocive des pattes. Le test MCA partage également des caractéristiques avec les tests de préférence de lieu conditionnés, où l’association du soulagement de la douleur avec des indices environnementaux entraîne des changements de comportement qui reflètent une préférence pour le contexte analgésique / gratifiant¹¹.

Fondamentalement, tous ces tests partagent une approche similaire: utiliser un changement dans la préférence d’un animal pour un environnement aversif par rapport à un autre comme indicateur de son état affectif / motivationnel. Le test MCA est un paradigme à 3 chambres composé d’une chambre très éclairée suivie d’une chambre moyenne sombre avec des sondes de hauteur réglables et d’une troisième chambre sombre sans aucun stimulus aversif. Une souris non blessée est généralement motivée à s’échapper dans une chambre sombre, étant donné l’aversion innée des rongeurs pour la lumière vive¹². Dans cet exemple, la motivation naturelle à s’échapper d’un environnement très éclairé surmonte la réticence à rencontrer la stimulation de la patte postérieure (les sondes de hauteur réglables), qui se produit exclusivement dans l’environnement sombre. En revanche, une souris souffrant de douleur (due à une inflammation ou à une neuropathie, par exemple) peut choisir de passer plus de temps dans un environnement très éclairé, car il existe une motivation pour éviter l’expérience tactile désagréable des sondes mécaniques dans le cadre d’une hypersensibilité tactile continue.

Cet article décrit une version modifiée du test MCA. Nous avons adapté la méthode originale (qui a été réalisée chez le rat⁶) pour l’utiliser chez la souris. Nous avons également réduit le nombre de hauteurs de sonde testées de six à trois (0, 2 et 5 mm au-dessus de la hauteur du sol) afin de rationaliser l’acquisition de données. Cette approche a été testée sur plusieurs modèles de douleur et validée avec des analgésiques connus, indiquant que l’hypersensibilité à la douleur et / ou les changements affectifs et motivationnels associés sont à l’origine de ces changements de comportement. Cette approche est relativement rapide à mener et adaptable par rapport à d’autres mesures non réflexives, qui peuvent prendre plusieurs jours d’accoutumance et de formation ^1,2. De concert avec d’autres mesures de la douleur, le MCA peut générer des informations précieuses sur les aspects affectifs et motivationnels de la douleur.

Protocol

Toutes les expériences impliquant l’utilisation de souris et les procédures qui y sont suivies ont été approuvées par les comités institutionnels de soins et d’utilisation des animaux du MD Anderson Cancer Center et de l’Université de Stanford, en stricte conformité avec le Guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire des National Institutes of Health. 1. Construction de MCA Construire la chambre 1 avec les dimensions suivan…

Representative Results

Le test MCA a été utilisé avec succès avec plusieurs modèles de douleur de souris mécaniquement distincts. La figure 2 montre les données où la mesure de résultat choisie franchissait le point médian de la chambre 2 (figure 2A). Les données obtenues en utilisant le point à mi-chemin par rapport à l’échappement dans la chambre 3 sont très similaires, ~40 s pour la moitié contre ~45 s pour l’échappement de la chambre 3 dans le modèle de lési…

Discussion

Comme pour tous les tests comportementaux, une manipulation appropriée, la randomisation et l’aveuglement au traitement des animaux sont essentiels tout au long du processus. Compte tenu des apports multifactoriels dans les comportements complexes et la prise de décision, il est impératif que les animaux soient manipulés, habitués et testés de la manière la plus cohérente possible tout en minimisant la détresse. Il faut également veiller à reproduire le moment du placement de la souris dans la chambre 1, à …

Materials

32.8ft 3000K-6000K Tunable White LED Strip Lights, Dimmable Super Bright LED Tape Lights with 600 SMD 2835 LEDs	Lepro	SKU: 410087-DWW-US	For lighting chamber 1. https://www.lepro.com/32ft-dimmable-tunable-white-led-strip-lights.html
3D printed 'spike bed' and 'chamber 2 floor'	Shapeways	N/A	Optional, for mechanical probes as an alternative to blunted map pins.
70% ethanol	Various	N/A	To clean MCA between mice.
Acryl-Hinge 2	TAP Plastics	N/A	for attaching chamber lids to rear walls. https://www.tapplastics.com/product/plastics/handles_hinges_latches/acryl_hinge_2/122
Chemcast Cast Acrylic Sheet, Clear	TAP Plastics	N/A	3mm thick. For front wall of chamber 1. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_cast_clear/510
Chemcast Cast Transparent Colored Acrylic, Transparent Dark Red – 50%	TAP Plastics	N/A	3mm thick. 50% light transmission. For walls and lids of chambers 2 and 3. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_transparent_colors/519
Chemcast Translucent & Opaque Colored Cast Acrylic, Sign Opaque White – 0.1%	TAP Plastics	N/A	3mm thick. For side walls and lid of chamber 1. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_color/341
Disinfectant (e.g. Quatricide)	Pharmacal Research Laboratories, Inc.	65020F	To disinfect MCA at the end of a testing session.
Dry-erase markers and board	Various	N/A	To add experimental info to the beginning of video footage.
Map pins	Various	N/A	Optional, for mechanical probes. Use sandpaper to blunt sharp points before use. Can be used in place of 3D-printed parts.
Paper towels	Various	N/A	To clean/disinfect MCA.
SCIGRIP Weld-On #3 Acrylic Cement	TAP Plastics	N/A	For assembling acrylic sheets into chambers and affixing hinges. https://www.tapplastics.com/product/repair_products/plastic_adhesives/weld_on_3_cement/131
Stopwatch	Various	N/A	To record escape latencies/dwell times in real-time or from recorded video.
Timer	Various	N/A	To ensure LED turn-on, barrier removal and test completion are timed consistently.
Video camera	Various	HDRCX405 Handycam Camcorder	To record mouse behavior in the MCA device. Can be substituted with any consumer-grade video camera capable of 1080p resolution.
Tripod	Famall	N/A	Any tripod that can hold the camera at bench height for recording MCA footage is acceptable.