Techniques de manipulation pour réduire le stress chez la souris
Summary
Cet article décrit une technique de manipulation chez la souris, la technique de manipulation 3D, qui facilite la manipulation de routine en réduisant les comportements anxieux et présente des détails sur deux techniques connexes existantes (manipulation en tunnel et en queue).
Abstract
Les animaux de laboratoire sont soumis à de multiples manipulations par des scientifiques ou des fournisseurs de soins aux animaux. Le stress que cela provoque peut avoir des effets profonds sur le bien-être des animaux et peut également être un facteur de confusion pour des variables expérimentales telles que les mesures de l’anxiété. Au fil des ans, des techniques de manipulation qui minimisent le stress lié à la manipulation ont été développées en mettant l’accent sur les rats et en prêtant peu d’attention aux souris. Cependant, il a été démontré que les souris peuvent être habituées à des manipulations à l’aide de techniques de manipulation. Habituer les souris à la manipulation réduit le stress, facilite la manipulation de routine, améliore le bien-être des animaux, diminue la variabilité des données et améliore la fiabilité expérimentale. Malgré les effets bénéfiques de la manipulation, l’approche tail-pick-up, particulièrement stressante, est encore largement utilisée. Cet article fournit une description détaillée et une démonstration d’une nouvelle technique de manipulation de la souris destinée à minimiser le stress subi par l’animal lors de l’interaction humaine. Cette technique manuelle est réalisée sur 3 jours (technique de manipulation 3D) et se concentre sur la capacité de l’animal à s’habituer à l’expérimentateur. Cette étude montre également l’effet des techniques de manutention des tunnels précédemment établies (à l’aide d’un tunnel en polycarbonate) et de la technique de ramassage de la queue. Leurs effets sur les comportements anxieux sont spécifiquement étudiés, en utilisant des tests comportementaux (Elevated-Plus Maze et Novelty Suppressed Feeding), l’interaction volontaire avec les expérimentateurs et la mesure physiologique (niveaux de corticostérone). La technique de manipulation 3D et la technique de manipulation en tunnel ont réduit les phénotypes anxieux. Dans la première expérience, utilisant des souris mâles âgées de 6 mois, la technique de manipulation 3D a considérablement amélioré l’interaction avec l’expérimentateur. Dans la deuxième expérience, en utilisant une femme de 2,5 mois, il a réduit les niveaux de corticostérone. En tant que tel, la manipulation 3D est une approche utile dans les scénarios où l’interaction avec l’expérimentateur est requise ou préférée, ou où la manipulation de tunnel peut ne pas être possible pendant l’expérience.
Introduction
Les souris et les rats sont des atouts essentiels aux études précliniques1,2 à des fins multiples, y compris les études endocriminales, physiologiques, pharmacologiques ou comportementales2. Du nombre croissant d’études impliquant des animaux, il est apparu que des variables environnementales incontrôlées, y compris l’interaction humaine, influencent divers résultats dans la recherche biomédicale3,4,5. Ceci est responsable de la variabilité significative observée entre les expériences et les laboratoires de recherche4,5, ce qui pose une mise en garde majeure dans la recherche animale.
Diverses approches ont été mises en œuvre dans le but de limiter l’impact des facteurs de stress environnementaux et de réduire la réactivité à l’interaction humaine. Par exemple, pour limiter l’impact des facteurs de stress environnementaux, la normalisation des conditions de logement et les systèmes de logement automatisés6,7 ont été mis en œuvre dans tous les laboratoires. En ce qui concerne l’interaction avec les êtres humains, les approches couramment utilisées pour la manipulation et le transport des animaux ne tiennent guère compte de l’inconfort et du stress des animaux. Par exemple, ramasser les animaux par la queue ou utiliser des forceps8 augmente l’anxiété de base9,10,11, réduit l’exploration9,12 et contribue grandement à la variabilité interindi individuelle au sein et entre les études13,14. En conséquence, d’autres approches ont été développées, telles que la technique de manipulation des tasses, qui est applicable aux souris et aux rats. Dans cette approche, les animaux sont « sortis » de leur cage et tenus par les expérimentateurs avec leurs mains formant une tasse9,10,11. Une autre alternative utile à la manipulation de la queue implique l’utilisation d’un tunnel en polycarbonate pour transférer les souris9,10,15. Cette approche élimine l’interaction directe entre la souris et l’expérimentateur. Les approches en coupe et en tunnel ont montré une efficacité dans la réduction des comportements anxieux et de la peur de l’expérimentateur qui peuvent être exagérées par des techniques de manipulation aversives, telles que la manipulation de la queue9,10.
Par conséquent, de plus en plus de preuves démontrent l’utilité d’une manipulation appropriée des souris pour réduire la variabilité entre les individus9,11et améliorer le bien-être des animaux10. Cependant, les techniques mentionnées ci-dessus sont encore confrontées à des limites. La technique de manipulation des gobelets a été mise en œuvre avec des horaires allant de 10 jours (10 séances sur 2 semaines16)à 15 semaines17,ce qui représente une quantité considérable de temps pour le personnel de l’installation et les expérimentateurs. De plus, l’efficacité de la manipulation de la tasse varie selon la souche9 et la manipulation conventionnelle de la tasse dans les mains ouvertes peut conduire à des souris naïves ou à des souches particulièrement sautillantes de la main9,18. La manutention des tunnels se traduit par des résultats plus cohérents et généralement plus rapides dans l’effleage19. Les tunnels sont également utilisés comme enrichissement de la cage domestique. Ils aident les animaux à s’habituer à la manipulation rapide et offrent les avantages supplémentaires de l’enrichissement. La manipulation en tunnel, cependant, a des limites lors du transfert d’animaux entre appareils. Fait intéressant, Hurst et West9, et Henderson et al.20 ont démontré que l’utilisation d’une manipulation manuelle douce et brève pour transférer les animaux du tunnel à l’appareil n’affecte pas leur phénotype.
Pour fournir une alternative aux méthodes existantes, avec une accoutumance réalisable dans un court laps de temps, cet article décrit une nouvelle technique qui développe la technique de manipulation de la tasse, ne nécessitant donc aucun équipement particulier. Cette approche utilise des jalons pour évaluer le niveau de confort des souris avec le processus de manipulation. Il montre son efficacité pour diminuer la réactivité et le stress des souris (aux niveaux comportemental et hormonal), facilite la manipulation de routine et contribue à réduire la variabilité entre les animaux. Les détails de cette technique sont fournis ici, et son efficacité pour réduire les comportements anxieux, améliorer l’interaction avec les expérimentateurs et limiter la libération d’hormones de stress périphériques (corticostérone) est démontrée dans deux études distinctes (souris mâles et femelles), en comparaison avec la manipulation en tunnel (contrôle positif) et les techniques de manipulation de la queue (contrôle négatif).
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette étude et le développement de méthodes sont basés sur l’observation que les techniques de manipulation chez la souris sont encore négligées par la communauté scientifique, et que certains laboratoires sont encore réticents à mettre en œuvre des techniques d’accoutumant ou de manipulation pour réduire le stress et la réactivité de leurs animaux avant les expériences. Tout en représentant un engagement de temps, la manipulation des animaux fournit des effets bénéfiques aux animaux qui peuvent cont…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient le comité de soins aux animaux de CAMH d’avoir soutenu ce travail, ainsi que les soignants d’animaux de CAMH qui ont fourni des commentaires détaillés sur l’utilité de la procédure, motivant l’exécution des expériences décrites et la soumission du protocole détaillé pour d’autres utilisateurs. Ce travail a été financé en partie par le Défi BreakThrough de CAMH, décerné à TP, et par des fonds internes de CAMH.
Materials
| 23 G x 1 in. BD PrecisionGlide general use sterile hypodermic needle. Regular wall type and regular bevel. | BD | 2546-CABD305145 | Needles for Blood collection |
| BD Vacutainer® Venous Blood Collection EDTA Tubes with Lavender BD Hemogard™ closure, 2.0ml (13x75mm), 100/pk | BD | 367841 | EDTA Coated tubes for blood collection |
| Bed’o cobs ¼” Corn cob laboratory animal bedding | Bed-O-Cobs | BEDO1/4 | Novel bedding for novelty suppressed feeding |
| Centrifuge | Eppendorf | Centrifuge 5424 R | For centrifugation of blood. |
| Corticosterone ELISA Kit | Arbor Assays | K003-H1W | |
| Digital Camera | Panasonic | HC-V770 | Camera to record EPM/Experimenter interactions |
| Elevated Plus Maze | Home Made | n/a | Custom Maze made of four black Plexiglas arms (two open arms (29cm long by 7 cm wide) and two enclosed arms (29 cm long x7 cm wide with 16 cm tall walls)) that form a cross shape with the two open arms opposite to each other held 55 cm above the floor |
| Ethanol | Medstore House Brand | 39753-P016-EA95 | Dilute to 70% with Distilled water, for cleaning |
| Ethovision XT 15 | Noldus | n/a | Automated animal tracking software |
| Laboratory Rodent Diet | LabDiet | Rodent Diet 5001 | Standard Rodent diet |
| Memory Card | Kingstone Technology | SDA3/64GB | For video recording and file transfer |
| Novelty Suppressed Feeding Chamber | Home Made | n/a | Custom test plexiglass test chamber with clear floors and walls 62cm long, by 31cm wide by 40cm tall . |
| Parlycarbonate tubes | Home Made | n/a | 13 cm in length and 5cm in diameter |
| Purina Yesterday’s news recycled newspaper bedding | Purina | n/a | Standard Bedding |
| Spectrophotometer | Biotek | Epoch Microplate Reader |
References
- Deacon, R. M. Housing, husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nature Protocols. 1 (2), 936 (2006).
- Bryda, E. C. The Mighty Mouse: the impact of rodents on advances in biomedical research. Missouri Medicine. 110 (3), 207-211 (2013).
- Martic-Kehl, M., Ametamey, S., Alf, M., Schubiger, P., Honer, M. Impact of inherent variability and experimental parameters on the reliability of small animal PET data. EJNMMI Research. 2 (1), 26 (2012).
- Howard, B. R. Control of Variability. ILAR Journal. 43 (4), 194-201 (2002).
- Toth, L. A. The influence of the cage environment on rodent physiology and behavior: Implications for reproducibility of pre-clinical rodent research. Experimental Neurology. 270, 72-77 (2015).
- Golini, E., et al. A Non-invasive Digital Biomarker for the Detection of Rest Disturbances in the SOD1G93A Mouse Model of ALS. Frontiers in Neuroscience. 14 (896), (2020).
- Singh, S., Bermudez-Contreras, E., Nazari, M., Sutherland, R. J., Mohajerani, M. H. Low-cost solution for rodent home-cage behaviour monitoring. PLoS One. 14 (8), 0220751 (2019).
- Stewart, K., Schroeder, V. A. Rodent Handling and Restraint Techniques. Journal of Visualized Experiments. , (2021).
- Hurst, J. L., West, R. S. Taming anxiety in laboratory mice. Nature Methods. 7 (10), 825-826 (2010).
- Gouveia, K., Hurst, J. L. Improving the practicality of using non-aversive handling methods to reduce background stress and anxiety in laboratory mice. Scientific Reports. 9 (1), 20305 (2019).
- Gouveia, K., Hurst, J. L. Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: the major role of non-aversive handling. Scientific Reports. 7, 44999 (2017).
- Ghosal, S., et al. Mouse handling limits the impact of stress on metabolic endpoints. Physiology & Behavior. 150, 31-37 (2015).
- Wahlsten, D., et al. Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction. Journal of Neurobiology. 54 (1), 283-311 (2003).
- Nature Neuroscience. Troublesome variability in mouse studies. Nature Neuroscience. 12 (9), 1075 (2009).
- Sensini, F., et al. The impact of handling technique and handling frequency on laboratory mouse welfare is sex-specific. Scientific Reports. 10 (1), 17281 (2020).
- Ghosal, S., et al. Mouse handling limits the impact of stress on metabolic endpoints. Physiology & Behavior. 150, 31-37 (2015).
- Novak, J., Bailoo, J. D., Melotti, L., Rommen, J., Würbel, H. An Exploration Based Cognitive Bias Test for Mice: Effects of Handling Method and Stereotypic Behaviour. PLoS One. 10 (7), 0130718 (2015).
- Gouveia, K., Waters, J., Hurst, J. L. Mouse Handling Tutorial. NC3Rs. , (2016).
- Gouveia, K., Hurst, J. L. Reducing Mouse Anxiety during Handling: Effect of Experience with Handling Tunnels. PLoS One. 8 (6), 66401 (2013).
- Henderson, L. J., Smulders, T. V., Roughan, J. V. Identifying obstacles preventing the uptake of tunnel handling methods for laboratory mice: An international thematic survey. PLoS One. 15 (4), 0231454 (2020).
- Percie Du Sert, N., et al. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. PLOS Biology. 18 (7), 3000410 (2020).
- Golde, W. T., Gollobin, P., Rodriguez, L. L. A rapid, simple, and humane method for submandibular bleeding of mice using a lancet. Lab Animal. 34 (9), 39-43 (2005).
- Guilloux, J. P., Seney, M., Edgar, N., Sibille, E. Integrated behavioral z-scoring increases the sensitivity and reliability of behavioral phenotyping in mice: relevance to emotionality and sex. Journal of Neuroscience Methods. 197 (1), 21-31 (2011).
- LaFollette, M. R., et al. Laboratory Animal Welfare Meets Human Welfare: A Cross-Sectional Study of Professional Quality of Life, Including Compassion Fatigue in Laboratory Animal Personnel. Frontiers in Veterinary Science. 7 (114), (2020).
- Sorge, R. E., et al. Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nature Methods. 11 (6), 629-632 (2014).
- Bailoo, J. D., et al. Effects of Cage Enrichment on Behavior, Welfare and Outcome Variability in Female Mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 12, (2018).
- Spangenberg, E. M., Keeling, L. J. Assessing the welfare of laboratory mice in their home environment using animal-based measures – a benchmarking tool. Laboratory Animals. 50 (1), 30-38 (2016).
- Theil, J. H., et al. The epidemiology of fighting in group-housed laboratory mice. Scientific Reports. 10 (1), 16649 (2020).
- Weber, E. M., Dallaire, J. A., Gaskill, B. N., Pritchett-Corning, K. R., Garner, J. P. Aggression in group-housed laboratory mice: why can’t we solve the problem. Lab Animal. 46 (4), 157-161 (2017).
- Cloutier, S., Baker, C., Wahl, K., Panksepp, J., Newberry, R. C. Playful handling as social enrichment for individually- and group-housed laboratory rats. Applied Animal Behaviour Science. 143 (2), 85-95 (2013).
- Panksepp, J., Burgdorf, J. 50-kHz chirping (laughter?) in response to conditioned and unconditioned tickle-induced reward in rats: effects of social housing and genetic variables. Behavioural Brain Research. 115 (1), 25-38 (2000).
