Comportement de construction de nid comme indicateur tôt des déficits comportementaux chez les souris
Summary
Ici, nous présentons un protocole pour quantifier le comportement de construction de nidification chez les souris, qui est connu pour être altéré dans plusieurs désordres et maladies neurologiques. Ce protocole examine l’utilité de quatre matériaux et offre la possibilité de quantifier l’accord d’évaluateur dans la notation, améliorant la validité et la fiabilité de l’analyse.
Abstract
La construction du nid est un comportement inné chez les rongeurs mâles et femelles, même lorsqu’ils sont élevés en laboratoire. À ce titre, de nombreux chercheurs fournissent aux rongeurs des matériaux synthétiques et/ou naturels (comme la ficelle, les tissus, le coton, le papier et le foin) comme mesure de leur bien-être général et comme évaluation auxiliaire pour prédire le déclin possible de la cognition. En règle générale, les changements dans les comportements de nidage, tels que l’échec de créer un nid, indiquent un changement dans la santé ou le bien-être. En outre, le comportement de nidifage est sensible à de nombreux défis environnementaux et physiologiques, ainsi qu’à de nombreuses mutations génétiques sous-jacentes aux états pathologiques de la maladie. Le protocole suivant décrit un paradigme de comportement de nidage qui explore l’utilisation de quatre types de matériel de nidifage. En outre, le protocole utilise des corrélations intraclasses pour démontrer que la fiabilité inter-rater est plus élevée lorsque les nids sont construits à partir de papier déchiqueté par rapport à d’autres matériaux de nidage communs tels que les carrés de coton, les torsions de papier, et l’acbe molle literie. La méthodologie choisie et les considérations statistiques (c.-à-d. corrélation intraclasse) pour cet analyse peuvent être d’intérêt pour ceux qui mènent des expériences évaluant la qualité de vie des souris.
Introduction
La construction de nids est un comportement inné chez de nombreux animaux tels que les oiseaux, les poissons, les rongeurs et les grands singes, et il attire plus d’attention pour son utilité potentielle dans l’étude des maladies neurologiques et des troubles caractérisés par un bien-être diminué et altérés activités de la vie quotidienne1. Les souris, mâles et femelles, construisent des nids de taille similaire à des fins de reproduction, de conservation de la chaleur et d’abri; plus important encore, ils continuent de le faire même lorsqu’ils sont élevés en laboratoire2. Hess, Petrovich et Goodwin3 soutiennent que les stimuli biologiquement appropriés sont primordiaux pour induire des comportements biologiquement appropriés tels que la nidanisation; cependant, une variété de matériaux naturels et artificiels, tels que le foin, le chanvre, la ficelle de coton, les bandes de papier, les boules dentaires de coton, et les carrés pressés de coton, ont été employés pour évaluer le comportement de bâtiment de nid2. Les changements dans ces comportements de nidifage (c.-à-d. l’omission de créer un nid à partir du matériel fourni) indiquent généralement un changement dans la santé ou le bien-être. Dans la plupart des cas, le manque de construction de nids est attribué à plusieurs facteurs qui ont un impact négatif sur le bien-être. Ces exemples qui ont tous effectivement diminué la qualité de la construction du nid chez les souris comprennent des températures extrêmes; stimulation douloureuse; maladie et infection induites; mutations génétiques; et lésions cérébrales dans les zones préoptiques médiales, septum et hippocampe4,5,6.
La maladie d’Alzheimer est une maladie neurodégénérative progressive caractérisée par la perte de tissu cérébral, l’accumulation de plaques amyloïdes extracellulaires et les enchevêtrements neurofibrillaires intracellulaires composés de microtubules associés à des microtubules protéines, tau7. En outre, la maladie d’Alzheimer se caractérise par, plus particulièrement, des déficits dans l’apprentissage et la mémoire et des déficiences des activités de la vie quotidienne. Chez la souris, les activités de la vie quotidienne sont généralement examinées par le biais de la roue circadienne8,9,10,11, bien que de nouvelles alternatives, telles que la nidance, sont de plus en plus en popularité. Il a été démontré que la nidinage est sensible aux manipulations (p. ex., mutations génétiques, facteurs de stress environnementaux) qui ont été identifiées comme des facteurs de risque et/ou des causes de la maladie d’Alzheimer. En tant que tel, la nidanisation peut être utilisée comme un analyse supplémentaire ou complémentaire dans de nombreuses souches de souris qui modélisent ces caractéristiques de la maladie d’Alzheimer. Par exemple, Deacon et ses collègues12 ont mesuré la construction de nids de souris Tg2576 avec la protéine précurseur amyloïde suédoise (APPswe) et la préséniline 1 (PS1) mutations génétiques. La qualité des nids construits par des souris Tg2576 logées en groupe était significativement pire que celle des témoins de type sauvage à l’âge de 3 et 12 mois. En accord avec ces résultats, Filali et coll.13 ont signalé que des souris mâles APPswe/PS1 logées à l’endroit de deux morceaux de coton de 5 x 5 cm ont construit des nids significativement plus pauvres sur une échelle de 1 à 5 (1 nid non touché, 5 – un nid presque parfait). Les souris transgéniques ont constamment construit des nids pires à l’âge de 6, 9 et 12 mois par rapport à leurs homologues de type sauvage, et dans certains cas, les souris Appswe/PS1 n’ont pas réussi à construire un nid à partir du coton fourni.
Des recherches antérieures de notre laboratoire ont démontré que les souris de type sauvage C57BL/6J construisent des nids nettement meilleurs à partir de carrés de coton que les souris CRND8 et CRND8/E49. Cependant, la majorité des expériences utilisant des carrés de coton pressés semblent être variables, avec des souris de type sauvage ne montrent pas les scores élevés attendus par rapport aux souris transgéniques qui sont censés montrer des scores très bas dans la nidisation2, qui peut en partie conduire à un l’absence de différences dans les paramètres estimés (c.-à-d. les différences moyennes) et la signification statistique. L’absence de différences peut être due en partie au vieillissement inadéquat des souris ou au temps alloué à la nidance. Alternativement, le matériel de nidifage peut être un défi supplémentaire, résultant en plus de variabilité en raison des préférences méthodologiques des chercheurs dans la quantité et le type de matériau, qui peuvent même interagir avec la souche de la souris. Par exemple, Robinson-Junker et ses collègues14 ont fourni du matériel de literie transformé ou non transformé de différentes tailles (c.-à-d. petits ou gros flocons) aux souris C3H/HeNCrl et aux souris BALB/cAnNCrl, qui sont généralement observées, respectivement, comme étant pauvres et fortes. constructeurs de nids. Lorsqu’elles sont fournies de la literie non transformée, les souris C3H ont construit des nids de qualité moins complexes, mais similaires à ceux des souris BALB/c. De même, Martin et ses collègues15 ont comparé la complexité du nid de différents matériaux de nidation donnés aux souris chevreuils, un parent éloigné des espèces de Mus musculus qui ont des différences évolutives distinctes (c.-à-d. plus susceptibles de s’enfouir dans les arbres et sous-brosse et sont plus actifs en captivité), mais reçoivent des soins d’élevage similaires que les souris de laboratoire communes et de construire des nids à partir de tout matériel doux et fibreuxdisponible16,17,18. Les femelles et les éleveurs avec des chiots dans la cage à la maison ont construit des nids plus complexes que les mâles, et les auteurs suggèrent que ces différences comportementales peuvent être dues aux changements associés dans les concentrations de progestérone chez les souris de cerf15. Plus important encore, les souris ont construit des nids plus complexes composés de papier brun suivis de carrés de coton et de cylindres de coton, et les nids les moins complexes ont été construits à partir de papier blanc et de carrés de mini-coton dispersés.
Malgré la popularité croissante de la nidination, les considérations concernant les pratiques scientifiquement valides, rentables et sensibles au temps sont peu discutées. Compte tenu des défis méthodologiques et économiques susmentionnés, ce protocole étudie l’utilité de différents matériaux de niding – carrés de coton, torsions de papier, papier déchiqueté et literie transformée – dans le comportement de nidage. Plus précisément, nous avons fourni tous les matériaux de nidage aux témoins de type sauvage C57BL/6J âgés et aux souris APOE e4 de la maladie d’Alzheimer afin d’étudier n’importe quel génotype potentiel par des interactions matérielles dans la qualité de nidance. De plus, l’expérience visait à évaluer la fiabilité inter-rater des nids construits à partir de différents matériaux. Pris ensemble, ce protocole démontre la supériorité d’un matériau de nidage dans cet échantillon – du papier déchiqueté – en termes de qualité du nid et d’accord de marqueur, avec l’intention d’améliorer la validité et la fiabilité de l’essai de nidage.
Protocol
Representative Results
Discussion
La nidanisation est un comportement de rongeurs d’une importance évolutive et a été utilisé pour évaluer l’activité de la vie quotidienne et le bien-être général chez les souris2. La facilité de procéder à l’essai, sa fiabilité et sa validité faciale font de la nidisation un complément pratique à de nombreux tests comportementaux tels que le terrier, le rythme circadien et le toilettage. Mais, à mesure que la nidification devient plus couramment utilisée en laboratoire, les diverses combinaisons pour effectuer, quantifier et interpréter l’augmentation de la nidification. En tant que tel, d’autres recherches sont nécessaires pour explorer les meilleures procédures méthodologiquement et pratiquement saines pour la nidisation, de sorte que la validité et la fiabilité de l’essai ne sont pas sacrifiées pour les coûts, le temps de test, et d’autres procédures qui réduisent le fardeau d’essai .
La qualité du bâtiment du nid est en effet sensible au type de literie fournie ainsi qu’au génotype. Dans l’ensemble, les souris de type sauvage ont construit des nids nettement meilleurs que les souris APOE e4, quel que soit le matériau de nidanage; cependant, les souris wildtype et APOE e4 construisent des nids de qualité significativement plus élevée à partir de papier déchiqueté par rapport aux trois autres matériaux de nidage. D’autres études fournissent des preuves corroborantes concernant le papier déchiqueté : les souris ont construit des nids plus complexes à partir de bandes de papier déchiquetées qu’avec des carrés de coton pressés, des tissus et de la literie de tremble33. En outre, les nids construits à partir de bandes de papier déchiquetées ont été qualitativement évalués comme plus «naturalistes» que ceux faits d’autres matériaux, qui sont caractérisés par la forme du nid lui-même et la hauteur des murs autour de la cavité du nid dans afin de former un dôme6,33. En tant que tel, le choix du matériel approprié pour cet analyse est essentiel afin de mieux observer le comportement naturel dans un environnement relativement contrôlé, c’est-à-dire le cadre de laboratoire. Plus important encore, bien que ce protocole évaluait la nidisation une fois à l’âge de 9 à 12 mois, nous soulignons que la nidation devrait être effectuée à plusieurs âges. La simplicité de ce protocole permet de le mener plusieurs fois, idéalement avant l’enclence des déficits qui accompagnent la neurodégénérescence. Les mesures répétées offrent la possibilité de documenter le rôle causatif probable de la neurodégénérescence dans la diminution de la capacité de nidance.
Il a été démontré que la construction naturelle du nid diffère d’une souris de différentes souches de fond34, et en tant que telle, la qualité et la forme globales du nid peuvent différer non pas en raison du transgène d’intérêt, mais en raison de la souche de fond. Par exemple, les ancêtres des souris C57BL/6 étaient considérés comme des nids « trou », tandis que les ancêtres des souris BALB/C étaient considérés comme des nesters « de surface »35. Les souris sur le fond C3H ou croisent avec cette souche, comme l’hybride C3H/He-C57BL/6 avec E4 utilisé dans Graybeal et al.9 sont également considérés comme des nichoirs pauvres; ainsi, les chercheurs devraient fortement envisager d’utiliser des souris témoins sur le même fond que les souris transgéniques, ce qui améliorerait globalement le rôle direct et causal du transgène, plutôt que le fond, dans la neurodégénérescence et les déficits subséquents dans le nid comportement de construction.
Certaines expériences utilisent souvent un seul marqueur pour juger qualitativement de la complexité du nid; cependant, nous faisons l’argument d’inclure plus de marqueurs, et plus important encore, les buteurs aveugles aux conditions expérimentales. Grâce à cette approche, nous avons utilisé trois marqueurs indépendants et aveugles et une corrélation intraclasse pour évaluer l’accord entre les marqueurs, qui, avec une formation de base, a donné des corrélations intraclasses élevées qui étaient indicatives d’une grande fiabilité inter-rater et un accord solide sur la qualité du nid. En outre, des dizaines de nids composés de carrés de papier déchiqueté et de coton avaient les corrélations intraclasses les plus élevées, ce qui indique un accord plus fort et une plus grande cohérence parmi les marqueurs. L’accord solide fournit également une justification pour la moyenne des scores multiples ensemble, une stratégie mise en œuvre au hasard dans la recherche comportementale. Bien que cette stratégie exige plus d’individus et, vraisemblablement, plus de temps pour marquer les nids, elle réduit efficacement les biais dans les évaluations qualitatives telles que la nidisation.
Les matériaux de nidifage utilisés dans cet analyse avaient à peu près un prix égal, à l’exception de la literie douce. La literie commerciale pour la nidinage peut être économiquement débrouillarde pour certains expérimentateurs; toutefois, Martin et coll.15 font remarquer que les carrés de coton, comparativement à d’autres matériaux comme le papier froissé, sont l’un des matériaux les plus chers disponibles à l’achat. Cela peut être dû à la disponibilité, au stockage et à l’administration faciles, mais d’autres chercheurs peuvent opter pour des matériaux aussi valables et fiables, surtout lorsqu’ils sont contestés par un grand nombre d’animaux dans une installation, le nombre d’essais de nidation, les restrictions de temps pour nids de notation et les coûts élevés des cages. Ainsi, le papier déchiqueté peut être une option plus faisable et appropriée. En outre, la capture de données pour notre méthode peut être effectuée immédiatement (c.-à-d. la notation en personne), bien que les photographies doivent être hautement prises en considération afin d’enregistrer, d’enregistrer et de quantifier de nouveau les nids, si désiré aux fins de l’évaluation de l’inter- et de l’intra-rater fiabilité à des moments ultérieurs. Comme nous l’avons mentionné, nous insistons fortement sur l’inclusion de plusieurs marqueurs pour les pratiques de « test et de re-test » à évaluer en vue d’une entente, car ces procédures méthodologiquement saines sont souvent négligées.
En conclusion, nous croyons que la méthodologie et les considérations statistiques (c.-à-d. corrélation intraclasse) pour cet analyse peuvent être d’intérêt pour des expériences évaluant la qualité de vie, le bien-être général, et les activités de la vie quotidienne chez les souris.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à remercier Kevin Quant, Mario Martinez et Edwin Portillo pour avoir marqué des nids, Rachel Barkey pour avoir aidé à la préparation du tournage, et Stephen Lippi et Deborah Neely pour avoir relu ce manuscrit. Nous tenons également à remercier le Département de psychologie d’avoir couvert les coûts des cages pour cette expérience, et les gardiens de l’Établissement animalier de l’Institut Krasnow pour leur soutien.
Materials
| Corncob bedding | Envigo | 7092 | 1/8 in bedding for cotton squares, shredded paper, and paper twist trials |
| Cotton Squares | Envigo | Iso-Blox | |
| Diamond Twists | Envigo | 7979C.CS | Paper twists used in protocol |
| Mouse – APOE4 e4 | Jackson Laboratories | #012307 | Homozygous APEO4 e4 mouse bred with hemizyous J20 mouse |
| Mouse – C57BL/6J | Jackson Laboratories | #000664 | Wildtype mouse for controls |
| Mouse – J20 | Jackson Laboratories | #006293 | Hemizygous mouse bred with the homozygous APOE e4 mouse to generate cross |
| Rstudio | R Core Team | V1.1.463 | Run with R version 3.5.3 (2019-03-11) — "Great Truth". Note: additional R Packages are included in provided code and can be installed from CRAN |
| Soft Cob | Envigo | 7087C |
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