Évaluation comportementale de la fonction visuelle via la réponse optomotrice et de la fonction cognitive via Y-Maze chez les rats diabétiques

Plus de 463 millions de personnes vivent avec le diabète, ce qui en fait l’une des plus grandes épidémies ^mondiales1. L’une des complications graves qui découlent du diabète est la rétinopathie diabétique (DR), l’une des principales causes de cécité chez les adultes américains en âge de ^travailler2. Au cours des 30 prochaines années, le pourcentage de la population à risque de RD devrait doubler, il est donc crucial de trouver de nouvelles façons de diagnostiquer la RD à ses premiers stades afin de prévenir et d’atténuer le développement de la ^RD3. On pense traditionnellement que la RD est une maladie ^{vasculaire4,5,6}. Cependant, maintenant avec des preuves de dysfonctionnement neuronal et d’apoptose dans la rétine qui précèdent la pathologie vasculaire, la DR est définie comme ayant des composants neuronaux et vasculaires4,5,6,7,8,9. Une façon de diagnostiquer la RD serait d’examiner les anomalies neuronales de la rétine, un tissu qui peut être plus vulnérable au stress oxydatif et à la tension métabolique due au diabète que d’autres tissus ^neuronaux10.

Les déclins de la fonction cognitive et motrice se produisent également avec le diabète et sont souvent corrélés avec des changements rétiniens. Les personnes âgées atteintes de diabète de type II présentent des performances cognitives de base moins bonnes et présentent un déclin cognitif plus exacerbé que les participants ^témoins11. De plus, la rétine a été établie comme une extension du système nerveux central et des pathologies peuvent se manifester dans la ^rétine12. Cliniquement, la relation entre la rétine et le cerveau a été étudiée dans le contexte de la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies, mais n’est pas couramment explorée avec le diabète12,13,14,15,16. Les changements dans le cerveau et la rétine au cours de la progression du diabète peuvent être explorés à l’aide de modèles animaux, y compris le rat STZ (un modèle de diabète de type I dans lequel la toxine, la streptozotocine ou STZ, est utilisée pour endommager les cellules bêta pancréatiques) et le rat Goto-Kakizaki (un modèle polygénique du diabète de type II dans lequel les animaux développent une hyperglycémie spontanément vers l’âge de 3 semaines). Dans ce protocole, une description du labyrinthe Y et de la réponse optomotrice pour évaluer les changements cognitifs et visuels chez les rongeurs diabétiques, respectivement, est fournie. La réponse optomotrice (OMR) évalue la fréquence spatiale (similaire à l’acuité visuelle) et la sensibilité au contraste en surveillant les mouvements réflexifs caractéristiques de suivi de la tête pour évaluer les seuils visuels pour chaque ^œil17. La fréquence spatiale fait référence à l’épaisseur ou à la finesse des barres, et la sensibilité au contraste fait référence au contraste entre les barres et l’arrière-plan (Figure 1E). Pendant ce temps, le labyrinthe en Y teste la mémoire spatiale à court terme et la fonction exploratoire, observées à travers des alternances spontanées et des entrées à travers les bras du labyrinthe.

Les deux tests peuvent être effectués chez des animaux éveillés et non anesthésiés et ont l’avantage de capitaliser sur les réponses innées des animaux, ce qui signifie qu’ils ne nécessitent pas de formation. Les deux sont relativement sensibles, en ce sens qu’ils peuvent être utilisés pour détecter les déficits au début de la progression du diabète chez les rongeurs, et fiables, en ce sens qu’ils produisent des résultats en corrélation avec d’autres tests visuels, rétiniens ou comportementaux. De plus, l’utilisation de l’OMR et du labyrinthe Y en conjonction avec des tests tels que l’électrorétinogramme et la tomographie par cohérence optique peut fournir des informations sur le moment où des changements rétiniens, structurels et cognitifs se développent les uns par rapport aux autres dans les modèles de maladie. Ces recherches pourraient être utiles pour identifier les dégénérescences neuronales dues au diabète. En fin de compte, cela pourrait conduire à de nouvelles méthodes de diagnostic qui identifient efficacement la RD dans les premiers stades de la progression.

Les systèmes OMR et Y-maze utilisés pour développer ce protocole sont décrits dans la Table des matériaux. Des recherches antérieures sur l’OMR, par Prusky et ^al.18, et le labyrinthe Y, par Maurice et ^al.19, ont été utilisées comme point de départ pour développer ce protocole.