Une méthode comportementale polyvalente pour étudier les effets des hormones thyroïdiennes sur la fonction cérébelleuse

L’hormone thyroïdienne (TH) est indispensable au développement du cerveau¹. En particulier, son rôle dans le cervelet est essentiel car la carence en TH au début de la vie provoque un développement cérébelleux aberrant ^1,2. Par exemple, dans l’hypothyroïdie congénitale, les patients présentent une série de retards neurologiques, y compris des déficits cognitifs et moteurs³. Pour dévoiler le rôle de la TH dans le développement fonctionnel cérébelleux, certaines études ont limité la carence en TH d’une manière spécifique aux cellules cérébelleuses⁴. Cependant, par rapport aux souris hypothyroïdiennes congénitales généralisées, chez lesquelles tous les tissus et cellules sont affectés par un déficit en TH, ces modèles spécifiques au cervelet présentent une ataxie si subtile que les tests de comportement conventionnels, tels que les tests de rotarode, d’empreinte et de poutre d’équilibre, détectent à peine les différences. Ainsi, pour étudier pleinement les effets de la TH sur la fonction cérébelleuse, un nouvel outil d’évaluation est nécessaire pour détecter un changement subtil dans la coordination motrice des souris modèles.

Le test de rotation est l’outil le plus courant pour évaluer la coordination motrice, développé à l’origine par Dunham et Miya⁵ et plus tard appliqué à une version accélérée par Jones et Roberts⁶. La latence de chute de la tige rotative est interprétée comme le test de coordination motrice, et sa simplicité et sa concision la rendent couramment utilisée par les chercheurs en comportement qui étudient la fonction motrice⁷. Cependant, la facilité d’utilisation de ce test est une arme à double tranchant. Parce que la tige tourne automatiquement, les souris peuvent s’accrocher et rester sur la tige rotative sans bouger. De plus, les souris peuvent avoir l’intention de tomber plutôt que de rester en équilibre sur la tige rotative. Dans les deux cas, la validité et la fiabilité du test sont discutables pour évaluer la « coordination motrice pure »⁷. En d’autres termes, il ne cible pas avec précision la fonction cérébelleuse et implique d’autres facteurs tels que la force musculaire pour la préhension.

Au lieu des outils conventionnels d’évaluation de la coordination motrice, nous présentons ici un nouveau test de comportement appelé « test de la poutre d’échelle », qui a récemment été développé dans notre laboratoire. Le test de marche horizontale en échelle a été conçu pour évaluer les capacités motrices complexes liées au cervelet : prédiction par anticipation et intégration du mouvement⁸. Le dispositif d’essai était composé de quatre morceaux de plexiglas percés de trous (figure 1). Les quatre plaques étaient reliées en parallèle par des vis et des bâtons insérés dans les trous des plaques. Deux plaques extérieures ont été utilisées pour stabiliser le dispositif et deux plaques intérieures ont été utilisées pour concevoir les différents types d’échelons d’échelle (figure 2C). La largeur de l’échelon a été ajustée en fonction de la taille de l’animal afin de minimiser le recul des animaux (figure 2B). La distance entre le point de départ et l’objectif était de 110 cm. L’appareil était situé à 60 cm au-dessus du banc et un coussin de sécurité était placé sous l’appareil (figure 2A). La chambre noire a été placée près du but pour motiver les animaux à se diriger vers le but (figure 2A).

Nous avons examiné les effets de la TH sur le développement fonctionnel cérébelleux en utilisant des souris transgéniques exprimant le récepteur TH (TR) dominant-négatif dans les cellules cérébelleuses de Purkinje (souris Mf-1/FVB). Dans les tests de rotarode et de faisceau d’échelle, nous avons observé un phénotype ataxique cérébelleux chez les souris Mf-1/FVB ; cependant, l’essai de la poutre d’échelle a permis de détecter des différences plus significatives que l’essai du rotarode (figure 3). De plus, la capacité d’apprentissage moteur peut être évaluée de manière plus approfondie dans le test de la poutre d’échelle (Figure 3B, C). En tant que fond cellulaire d’un tel phénotype comportemental, l’induction de la dépression à long terme (LTD) a été inhibée et, à la place, la potentialisation à long terme (LTP) a été induite à la suite d’une stimulation inductive LTD dans les cellules de Purkinje Mf-1/FVB⁹. La DLT est essentielle pour la coordination motrice et l’apprentissage moteur dans le cervelet¹⁰. De nombreuses études ont rapporté des déficits moteurs et une inhibition de la LTD chez des souris knock-out ou mutées pour des gènes régulateurs clés dans la fonction cérébelleuse, cependant, aucune étude n’a jamais rapporté l’induction de la LTP après une stimulation inductive LTD^11,12. Dans l’ensemble, ce phénomène peut être propre aux souris Mf-1/FVB ou aux souris déficientes en TH (le même phénomène a été observé chez les souris hypothyroïdiennes à l’âge adulte), ce qui suggère que le TH régule la fonction cérébelleuse différemment des autres protéines clés. Si c’est le cas, il est plausible que les souris présentant une action anormale de la TH ne présentent pas d’ataxie cérébelleuse de la même manière que les autres souris modèles. Cela souligne à nouveau la nécessité d’une méthode spécifique pour évaluer les effets de la TH sur la fonction cérébelleuse. Cet article présente un nouveau protocole pour étudier les effets de la TH sur la fonction cérébelleuse à l’aide du nouveau test de faisceau en échelle.