Chirurgie stéréotaxique pour l'implantation de microélectrodes Arrays dans le Marmoset commun (Callithrix jacchus)

Les marmosets communs (Callithrix jacchus) sont de plus en plus reconnus comme un organisme modèle important dans de nombreux domaines de recherche, y compris les neurosciences. Ces primates du nouveau monde représentent un modèle animal complémentaire important pour les rongeurs et d’autres primates non humains (PSN), comme le macaque rhésus. Comme les rongeurs, ces animaux sont petits, faciles à manipuler, et relativement économique pour prendre soin et élever^1,2,3,4, par rapport aux plus grands PSN. En outre, ces animaux ont une propension au jumelage et à une fécondité élevée par rapport aux autres PSN^1,2,3. Un autre avantage de la marmoset a sur de nombreux autres primates est que les outils modernes de biologie moléculaire^3,4,5,6,7 et un génome séquencé^{2 ,3,4,5,8} ont été utilisés pour les modifier génétiquement. Les animaux knock-in utilisant lentivirus⁵, et knock-out animaux en utilisant des nucléases de zinc-doigt (ZNNs) et la transcription activateur-comme des nucléases effecteurs (TALENS)⁷, ont donné des animaux fondateurs viables.

Un avantage par rapport aux rongeurs est que les marmosets, en tant que primates, sont phylogénétiquement plus proches des humains^{3,5,6,9,10,11}. Comme les humains, les marmosets sont des animaux diurnes qui dépendent d’un système visuel très développé pour guider une grande partie de leur comportement¹⁰. En outre, les marmosets présentent une complexité comportementale, y compris un large éventail de comportements sociaux tels que l’utilisation de différentes vocalisations³, permettant aux chercheurs d’aborder des questions qui ne sont pas possibles chez d’autres espèces. D’un point de vue neuroscientifique, les marmosets ont des cerveaux lissencephaly, contrairement au macaque rhésus plus couramment utilisé⁹. En outre, les marmosets ont un système nerveux central semblable à l’homme, y compris un cortex préfrontal plus développé⁹. Ensemble, toutes ces caractéristiques positionnent les marmosets comme un modèle précieux pour étudier le fonctionnement du cerveau dans la santé et la maladie.

Une méthode courante pour étudier la fonction cérébrale consiste à implanter des électrodes dans des endroits anatomiquement spécifiques au moyen de la neurochirurgie stéréotaxique. Cela permet l’enregistrement chronique de l’activité neuronale dans différentes zones cibles chez les animaux éveillés et se comportant librement^12,13. La neurochirurgie stéréotaxique est une technique indispensable utilisée dans de nombreux domaines de recherche, car elle permet un ciblage précis des régions neuroanatomiques. Comparé à la littérature de macaque et de rongeur, il y a moins d’études éditées décrivant la neurochirurgie stéréotaxique spécifique au marmoset, et elles tendent à fournir le détail clairsemé des étapes impliquées dans la chirurgie. En outre, ceux qui ont plus de détails se concentrent principalement sur les procédures d’enregistrement de l’électrophysiologie chez les animaux retenus à la tête^14,15,16,17.

Afin de faciliter l’adoption plus large des marmosets en tant qu’organisme modèle dans la recherche en neurosciences, la méthode actuelle définit les étapes spécifiques nécessaires à une neurochirurgie stéréotaxique réussie chez cette espèce. En plus de l’implantation de tableaux d’enregistrement, comme indiqué dans la méthode actuelle, la même technique peut être adaptée à de nombreuses autres fins expérimentales, y compris l’implantation d’électrodes stimulantes pour le traitement des maladies¹⁸ ou la conduite causale comportement de circuit¹⁹; l’implantation de canules de guide pour l’extraction et la quantification des neurotransmetteurs²⁰, injections de réactifs, y compris ceux pour induire des modèles^{de maladies 12} ou pour les études de traçage de circuits¹⁵; ablation des régions tissulaires discrètes²¹; implantation d’optrodes pour les études optogénétiques²²; implantation de fenêtres optiques pour l’analyse microscopique corticale²³; et l’implantation de tableaux électrocorticographiques (ECoG)²⁴. Ainsi, l’objectif global de cette procédure est de décrire les étapes chirurgicales impliquées dans l’implantation de réseaux de microélectrodes pour les enregistrements électrophysiologiques chroniques dans les marmosets se comportant librement.