Démarche analyse des déficiences moteurs fonction de l’âge chez la souris avec la neurodégénérescence

Imposent un lourd fardeau sur les patients, les familles et la société des maladies neurodégénératives et deviendront encore plus préoccupant que l’espérance de vie augmente et la population mondiale continue de vieillir. Un des symptômes plus courants des maladies neurodégénératives sont des problèmes d’équilibre et de la mobilité. Ainsi, la caractérisation du comportement moteur dans le vieillissement chez les mammifères (p. ex., un rongeur) des modèles ou des modèles montrant les phénotypes neurodégénératives, constitue un outil précieux pour démontrer la pertinence in vivo de la modèle animal spécifique (s), ou thérapeutique traitements qui visent à améliorer les symptômes de la maladie. Presque chaque approche pour traiter les maladies neurodégénératives nécessite finalement stable dans un modèle animal avant l’instauration d’un essai clinique chez l’homme. Par conséquent, il est crucial d’avoir des tests de comportement fiable et reproductible qui peuvent être utilisés pour quantifier systématiquement des phénotypes pertinents-maladie le long de la progression de l’âge, afin de s’assurer qu’un médicament candidat, qui a montré de potentiel dans un modèle in vitro , peut effectivement améliorer le phénotype chez un animal vivant.

Un des aspects de l’évaluation du comportement moteur chez les rongeurs sont l’analyse cinématique démarche, pouvant être exécutées par le VPI (également appelé plan ventral vidéographie)^1,2. Cette méthode tire parti de l’enregistrement continu de la face inférieure des rongeurs marchant sur un tapis roulant transparent et motorisés ceinture^1,2,3,4. Analyse le flux de données vidéo crée « patte digital prints » de quatre membres qui dynamiquement et de manière fiable récapitulent modèle marche du rongeur, initialement décrite par Kale et al. ² et modifiée et al. ³.

Le principe de l’analyse de la démarche axée sur l’imagerie consiste à mesurer la patte en contact avec le tapis au fil du temps, pour chaque patte individuel. Chaque position est représentée par une augmentation dans la région de patte (en phase de freinage) et une diminution dans la région de la patte (en phase de propulsion). Elle est suivie de la phase pendulaire dans laquelle aucun signal n’est détecté. Swing et position ensemble forment une enjambée. En plus des paramètres de dynamique de marche, les paramètres de posture peuvent également être extraits des vidéos enregistrées. Paramètres exemplaires et leur définition sont répertoriés dans le tableau 1 et comprennent la largeur de la position (SW ; la distance combinée entre les pattes avant ou arrières et l’axe de la queue de museau), “Stridez” de longueur (SL ; distance moyenne entre deux enjambées de la patte même) ou patte de placement angle (l’angle de la patte à l’axe de la queue de museau). Les données de la posture et démarche dynamique permettent de tirer des conclusions sur l’équilibre animal (par les paramètres de position et leur variabilité au cours de plusieurs étapes) et de la coordination (par des paramètres de dynamique de marche). Autres paramètres, tels que le coefficient de l’ataxie (la variabilité SL calculé par [(max. SL−min. SL) / signifie SL]), membre postérieur partagé position (temps que les deux membres postérieurs sont en contact avec la ceinture), ou drag patte (superficie totale de la patte sur la ceinture de position complet pour la patte de Lift-off) peuvent également être extraits et ont été signalés à modifier dans divers neurodégénératives di Sease modèles^5,6,7,8 (voir tableau 1).

Le tableau 1. Définition des paramètres de démarche clés qui peuvent être testés par imagerie plan ventral.

Évaluer le comportement moteur de modèles de rongeurs pour les maladies neurodégénératives peut être difficile selon la sévérité du phénotype d’un modèle spécifique à un âge donné. Plusieurs maladies, surtout de PD, spectacle comportement moteur solide (locomotion) déficits, tant chez les patients dans des modèles animaux. Un des quatre symptômes principaux dans PD est bradykinésie, qui progresse avec l’âge et se manifeste dans les handicaps graves démarche déjà dans les premiers stades de PD⁹. Études du modèle PD aiguë, rongeurs traités avec 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP), ont déjà utilisé le VPI démarche analyse^10,11,12. Toutefois, étant donné la nature aiguë de ce modèle, ces études ne traitent pas de la progression liée à l’âge des déficits moteurs. Plusieurs études récentes ont effectué l’analyse de la démarche chez les souris âgées avec changements neurodégénératives,^13,14,, par exemple¹⁵, mettant l’accent sur l’importance de comprendre la progression de la maladie avec l’âge .

En plus des déficits moteurs, modèles animaux de maladies neurodégénératives, souvent, ont des difficultés à se concentrer sur les tâches d’examen et montrent des troubles cognitifs importants, en particulier avec l’âge. Tel un phénotype peut influer sur le résultat des tests de comportement moteur. À savoir, un des tests plus largement utilisés pour examiner des déficits moteurs, les rotarod test¹⁶, s’appuie sur la cognition, l’attention et stress^17,18. Alors que la volonté de marcher sur un tapis roulant motorisé dépend également de ces facteurs, l’affichage enregistré est en cours d’exécution, qui est une caractéristique plus standardisée et beaucoup moins influencé par la cognition altérée. Effets du stress et de l’attention peuvent être visibles dans les paramètres spécifiques, comme la fois swing/position pour le stress et SL pour attention^19,20, mais pas dans la capacité globale de course.

L’approche de l’analyse cinématique démarche plus offre l’avantage d’avoir des options pour ajuster le défi pour les modèles de rongeurs. Le tapis de course avec vitesse et angle réglable permet de vitesses de marche allant de 0,1 – 99,9 cm/s, alors que les rongeurs ayant une déficience sévère marche peuvent encore être en mesure de rouler à une vitesse lente (~ 10 cm/s). Animaux non-voyants peut être mesurés à des vitesses plus rapide en cours d’exécution (30 – 40 cm/s). L’observation de si oui ou non les animaux testés sont capables de fonctionner à une certaine vitesse fournit un résultat en soi. En outre, le rongeur peut être en outre contesté d’exécuter un plan incliné vers le haut ou le bas une baisse, en inclinant le tapis roulant à un angle désiré à l’aide d’un goniomètre, ou en attachant un traîneau pondéré à souris ou rat des membres postérieurs.

En plus de nombreuses études sur les protéines simples qui sont mutés chez les patients, il y a une récente prise de conscience croissante des liens entre l’endocytose défectueux processus et neurodégénérescence^{13,21,22, 23,24,25,26,27,28}. Modèles avec des niveaux réduits d’endophiline-a murins (désormais endophiline), un acteur clé dans les deux endocytose clathrine^{13,21,29,30,31 , 32 , 33 , 45} et endocytose clathrine indépendant³⁴, ont été trouvés pour montrer la neurodégénérescence et déficiences de la fonction de l’âge dans l’activité locomotrice^13,21. Trois gènes codent pour la famille de protéines endophiline : endophiline 1, endophiline 2 et endophiline 3. Notamment, le phénotype résultant de l’appauvrissement de la couche de protéines endophiline varie grandement selon le nombre de disparus endophiline gènes^13,21. Alors que triple knock out (KO) de tous les gènes de l’endophiline est létale quelques heures après la naissance et les souris sans les deux endophiline 1 et 2 ne parviennent pas à s’épanouir et de mourir dans les 3 semaines après la naissance, KO unique pour toutes les trois endophilins ne montre aucun phénotype évidente pour testés conditions²¹. Autres génotypes mutants endophiline Voir la durée de vie réduite et développent des déficiences moteurs avec l’augmentation de l’âge¹³. Par exemple, endophiline 1KO-2HT-3KO souris affichage marche altérations et des problèmes de coordination motrice (selon les essais par rotarod et analyse de la démarche cinématique) déjà à 3 mois d’âge, tandis que leurs frères, animaux de 1KO-2WT-3KO endophiline, afficher une importante réduction de coordination motrice qu’à 15 mois d’âge¹³. En raison de la vaste diversité des phénotypes dans ces modèles, il est nécessaire d’identifier et d’appliquer un critère qui peut intégrer une variété de défis correspondant aux capacités de cognition et moteur de l’animal, ainsi que l’âge. Ici, nous détaillons les procédures expérimentales qui capitalisent sur l’analyse cinématique démarche pour évaluer le début et la progression du handicap moteur dans un modèle de souris qui montre les changements neurodégénératives (c.-à-d. endophiline mutants). Cela inclut la mesure des paramètres de marche à différentes époques et différentes sévérités des déficiences de la locomotion.