Génération de modèles expérimentaux aigus et chroniques d’expression tic motrice chez le rat
Summary
Nous présentons des protocoles pour générer des modèles expérimentaux aigus et chroniques d’expression tic chez les rats se comportant librement. Les modèles sont basés sur l’implantation de canules striatales et l’application ultérieure de l’antagoniste GABAA. Le modèle aigu utilise des injections transitoires tandis que le modèle chronique utilise des perfusions prolongées via une pompe mini-osmotique implantée sous-cutanée.
Abstract
Les tics moteurs sont des mouvements soudains, rapides et récurrents qui sont les symptômes principaux du syndrome de la Tourette et d’autres troubles tiques. La pathophysiologie de la génération tic est associée à l’inhibition anormale des ganglions basiques, en particulier sa structure primaire d’entrée, le striatum. Dans les modèles animaux des rongeurs et des primates non humains, l’application locale des antagonistes de GABAA, tels que la bicuculline et la picrotoxine, dans les parties motrices du striatum induit la désinhibition locale ayant pour résultat l’expression des tics moteurs.
Ici, nous présentons des modèles aigus et chroniques de tics moteurs chez les rats. Dans le modèle aigu, les microinjections bicucullines par une canule implantée dans le striatum dorsal provoquent l’expression de tics durant de courtes périodes de temps allant jusqu’à une heure. Le modèle chronique est une alternative permettant l’extension de l’expression tic à des périodes de plusieurs jours voire semaines, en utilisant l’infusion continue de bicuculline via une pompe mini-osmotique sous-cutanée.
Les modèles permettent l’étude des mécanismes comportementaux et neuronaux de la génération tic dans toute la voie des ganglions cortico-basiques. Les modèles prennent en charge l’implantation de dispositifs d’enregistrement et de stimulation supplémentaires en plus des canules d’injection, permettant ainsi une grande variété d’utilisations telles que la stimulation électrique et optique et les enregistrements électrophysiologiques. Chaque méthode présente des avantages et des lacunes différents: le modèle aigu permet de comparer les propriétés cinématiques du mouvement et les changements électrophysiologiques correspondants avant, pendant et après l’expression des tics et les effets des modulateurs à court terme sur l’expression des tics. Ce modèle aigu est simple à établir; toutefois, il est limité à une courte période de temps. Le modèle chronique, bien que plus complexe, rend possible l’étude de la dynamique tic et des effets comportementaux sur l’expression tic sur des périodes prolongées. Ainsi, le type de requête empirique détermine le choix entre ces deux modèles complémentaires d’expression tic.
Introduction
Les tics sont le symptôme déterminant du syndrome de tourette (SS) et d’autres troubles tic. Les tics sont décrits comme des mouvements soudains, rapides et récurrents (tics moteurs), ou des vocalisations (tics vocaux)1. L’expression tic fluctue généralement dans ses propriétés temporelles (fréquence)2 et spatiales (intensité, emplacement du corps)3 sur plusieurs échelles de temps (heures, jours, mois et années). Ces changements sont affectés par différents facteurs, tels que les caractéristiquesenvironnementales 4,5,les états comportementaux6,7et la suppression volontaire et temporaire8.
Bien que le mécanisme neuronal régissant les tics moteurs ne soit pas encore entièrement compris, un nombre croissant d’études théoriques et expérimentales ont fourni de nouvelles preuves quant à sa nature9. Actuellement, la pathophysiologie de la génération tic est pensée pour impliquer la boucle cortico-basique des ganglions (CBG), et spécifiquement est associée à l’inhibition anormale du striatum, le noyau primaire d’entrée des ganglions de la base10,11,12. Des études antérieures chez les rongeurs et les primates ont démontré que le striatum peut être désinhibé par l’application locale de différents antagonistes du GABAA, tels que la bicuculline et la picrotoxine13,14,15,16,17,18. Cette intervention pharmacologique mène à l’expression tic passagère de moteur dans le côté contralatéral à l’injection, de ce fait établissant un modèle aigu robuste des désordres tic avec la validité de visage et de construction. Le modèle aigu est simple à induire et permet d’étudier les effets de la modulation à court terme tels que la stimulation électrique et optique concomitante aux enregistrements électrophysiologiques et cinématiques avant, pendant et après l’expression tic. Cependant, le modèle aigu est limité à la courte période suivant l’injection. Sur la base du modèle aigu, nous avons récemment proposé un modèle chronique de génération tic chez le rat qui utilise une infusion prolongée et à taux fixe de bicuculline au striatum via une pompe mini-osmotique sous-cutanée-implantée19. Ce modèle étend la période d’expression tic à plusieurs jours/semaines. La libération constante de bicuculline sur une longue période de temps permet l’examen des effets d’une variété de facteurs tels que les traitements pharmacologiques et les états comportementaux sur l’expression tic.
Ici, nous présentons des protocoles pour générer les modèles aigus et chroniques de l’expression tic chez les rats. En fonction de la question de recherche spécifique, les protocoles permettent le réglage fin des paramètres notamment l’implantation unilatérale ou bilatérale, le site du tics (selon l’organisation somatotopique du striatum)18 et l’angle de l’implant-canule (en fonction de l’emplacement des dispositifs implantés supplémentaires). La méthode utilisée dans le modèle chronique est partiellement basée sur des produits commerciaux, mais avec des ajustements critiques pour s’adapter au modèle tic. Cet article détaille les ajustements nécessaires pour personnaliser ces modèles de tics.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans ce manuscrit, nous avons détaillé les protocoles des modèles aigus et chroniques pour l’induction tic chez un rat se comportant librement. Ces protocoles décrivent la préparation de tous les composants, la chirurgie et le processus expérimental qui peuvent être adaptés pour la personnalisation afin de répondre à des besoins de recherche spécifiques. Le principe primaire sous-jacent à ces modèles est l’application locale directe de la bicuculline aux zones motrices du striatum, qui est connu pour jou…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude a été financée en partie par une subvention de l’Israel Science Foundation (ISF) (297/18). Les auteurs remercient M. Bronfeld d’avoir établi le modèle de rongeur aigu et M. Israelashvili pour ses commentaires.
Materials
| Anchor screws | Micro Fasteners | SMPPS0002 | #0 x 1/8 – Pan Head Sheet Metal Screws |
| Bicuculline methiodide | Sigma Aldrich | 14343 | |
| Cyanoacrylate (CA) accelerator | Zap | PT29 | |
| Cyanoacrylate (CA) glue | BSI | IC-2000 | This glue was found to be stronger than others |
| Dental cement | Coltene | H00322 | Hygenic Perm Repair Material Reline Resin Self Cure |
| Glue gel | Loctite | Ultra Gel Control | |
| Hemostat | WPI | 501242 | Any hemostat sized approximately 14 cm would be sufficient |
| Hypo-tube, extra-thin wall 25G | Component supply company | HTX-25X | |
| Hypo-tube, regular wall 22G | Component supply company | HTX-22R | |
| Hypo-tube, regular wall 30G | Component supply company | HTX-30R | |
| Infusion pump machine | New Era Pump Systems | NE-1000 | |
| Mini-osmotic pump | ALZET | 2001 | 1.0µl per hour, 7 days |
| PE compatible adhesive | CEYS | Special difficult plastics (suitable for PE) | |
| PE-10 Catheter Tubing | ALZET | PE-10 | ID = 0.28mm, OD = 0.61mm |
| Precision glass microsyringe, 10µl | Hamilton | 80065 | 1701 RNR 10µl syr (22s/51/3) |
| Tissue adhesive | 3M | 1469Sb | Vetbond |
| Tubing-adapter | CMA | 3409500 | |
| Tygon micro bore tubing, 0.02 inch ID * 0.06 OD | Component supply company | TND80-020 | |
| Wire 0.005-inch | Component supply company | GWX-0050 | |
| Wire 0.013-inch | Component supply company | GWX-0130 |
References
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