Analyse de la démarche à faible coût pour le phénotypage comportemental des modèles de souris de la maladie neuromusculaire
Summary
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.
Abstract
La mesure de la locomotion animale est un outil comportemental commun utilisé pour décrire le phénotype d’une maladie, d’une blessure ou d’un modèle de drogue donné. La méthode à faible coût de l’analyse de la démarche démontrée ici est une mesure simple mais efficace des anomalies de la démarche dans les modèles murins. Les empreintes de pas sont analysées en peignant les pieds d’une souris avec de la peinture lavable non toxique et en permettant au sujet de marcher à travers un tunnel sur une feuille de papier. La conception du tunnel d’essai tire parti du comportement naturel de la souris et de leur affinité pour les petits endroits sombres. La longueur de foulée, la largeur de foulée et la propagation des orteils de chaque souris sont facilement mesurées à l’aide d’une règle et d’un crayon. Il s’agit d’une méthode bien établie et fiable, et elle génère plusieurs mesures qui sont analogues aux systèmes numériques. Cette approche est suffisamment sensible pour détecter les changements de foulée au début de la présentation du phénotype, et en raison de son approche non invasive, elle permet d’tester des groupes à travers la durée de vie ou la présentation phénotypique.
Introduction
La locomotion nécessite une coordination neurologique et musculo-squelettique complexe, et les déficits dans un seul aspect des voies motrices peuvent produire des anomalies observables de la démarche1,2. L’analyse de la démarche est un outil essentiel pour les chercheurs qui testent des modèles murins parce qu’elle fournit des données comportementales quantifiables sur la façon dont une maladie, une blessure ou un médicament donné affecte le mouvement d’un animal3. Cependant, l’analyse numérisée de la démarche nécessite l’achat d’un tapis roulant, d’une caméra et d’un logiciel connexe, ce qui peut être prohibitif pour les chercheurs. L’analyse de la démarche est souvent utilisée par intermittence pour suivre les changements longitudinals dans la fonction motrice, d’où il peut être difficile de justifier les dépenses si sporadiquement utilisé4. Bien que les analyses numérisées puissent fournir des mesures de démarche plus détaillées que la simple analyse de l’empreinte, ces mesures plus complexes ne sont pas toujours nécessaires ou pertinentes pour la caractérisation d’un phénotype comportemental5.
Ici, nous présentons une méthode d’analyse manuelle à faible coût de l’empreinte comme une alternative rapide et sensible aux programmes numérisés d’analyse de la démarche6,7. L’analyse manuelle d’empreinte a été démontrée pour détecter des différences significatives de démarche dans une multitude de modèles de maladie surine4,7,8,9,10,11 ,12,13,14,15,16,17, et dans au moins un cas, cette méthode à faible coût a identifié des changements dans la démarche qui n’ont pas été détectés par un programme d’analyse de la démarche numérisée commune12. Le coût total des matériaux est nominal, et il peut être facilement adapté à d’autres modèles de recherche sur les rongeurs.
Bien qu’il existe de nombreuses mesures de démarche différentes à partir desquelles les données peuvent être tirées, la méthode que nous décrivons se concentre sur trois mesures spécifiques: la longueur de foulée, la largeur de foulée (alias “largeur de piste”), et la propagation des orteils. Il est important de noter que les paramètres à évaluer doivent être déterminés selon le modèle. Cette méthode d’analyse de la démarche n’est pas conçue pour mesurer la fonction cognitive, et elle n’est pas recommandée pour les études qui nécessitent des mesures biomécaniques complexes de la démarche16.
Nous présentons des données comportementales d’une cohorte de souris pré- et post-symptomatiques modelant l’atrophie musculaire spinale et Bulbar X-liée (SBMA), une maladie neuromusculaire caractérisée par la dégénérescence de neurone moteur et l’atrophie de muscle. Ces souris développent des déficits progressifs dans la démarche qui coïncident avec le début d’autres phénotypes spécifiques à la maladie. Cela démontre la validité et la spécificité de cette méthode, et confirme qu’elle peut faire une distinction fiable entre les animaux touchés et les animaux non touchés.
Les souris expérimentales dans cette étude étaient 2.5 (pré-symptomatique) et 9 mois-vieux (post-symptomatique) souris transgéniques de BAC fxAR121 sur un fond c57BL/6 (nexpt’12). Ce modèle a été généré dans notre laboratoire et a été entièrement caractérisé comme un modèle de souris puissant de SBMA9. Les litières non transgéniques ont été utilisées comme témoins (nctrlno 8). SBMA est une maladie sex-limited qui se manifeste entièrement chez les mâles seulement, de sorte que les souris mâles ont été utilisés exclusivement pour cette étude. Au cours des étapes de planification, les chercheurs doivent tenir compte des considérations des National Institutes of Health relatives au sexe en tant que variable biologique pour déterminer la taille et la composition des groupes18.
Protocol
Representative Results
Discussion
En utilisant la méthode d’analyse de démarche à faible coût décrite ci-dessus, nous montrons l’identification réussie de plusieurs paramètres du dysfonctionnement de démarche aux âges post-symptomatiques dans le modèle de souris de FXFX121 de BAC de SBMA. Les diminutions de la longueur de foulée sont compatibles avec les études antérieures de SBMA des modèles de souris et des patients humains9. Nous montrons également pour la première fois qu’il y a des différences significatives …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier A.M. pour son aide à l’identification des animaux. Ces travaux ont été soutenus par des subventions des National Institutes of Health des États-Unis (R01 7 RF1 AG057264 à A.R.L.S. et C.J.C. et R01 NS100023 à A.R.L.S) et de la Muscular Dystrophy Association (Basic Research Grant to A.R.L.S., Development Grant to C.J.C.).
Materials
| Caliper | n/a | n/a | must have markings down to 0.1 mm |
| Craft Glue | E6000 | n/a | |
| Footprint Paint (Tempera Paint) | Artmind | n/a | must be non-toxic |
| Round Barrel Paintbrushes | Symply Simmons | n/a | 0.5 cm diameter |
| Ruler | n/a | n/a | must have markings down to millimeters |
| Scoring Paper (Watercolor Pads) | Canson | n/a | cut to size |
| Tunnel and Goal Chamber | Interstate Plastics | n/a | cut to size |
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