Essai de vide en temps réel

Le stockage de l’urine et la miction sont coordonnés par un circuit central (système nerveux central) qui reçoit des informations sur l’état de remplissage de la vessie par les nerfs pelviens et hypogastriques. L’urothélium, l’épithélium qui tapisse les voies urinaires du bassinet du rein à l’urètre proximal, forme une barrière étroite contre les déchets métaboliques et les agents pathogènes présents dans l’urine. Il fait partie intégrante d’un réseau sensoriel, qui détecte et communique l’état de remplissage de la vessie aux tissus sous-jacents et aux nerfs afférents ^1,2. La perturbation de la barrière urothéliale ou les altérations des voies de mécanotransduction urothéliale peuvent entraîner un dysfonctionnement de la miction ainsi que des symptômes des voies urinaires inférieures tels que la fréquence, l’urgence, la nycturie et l’incontinence 3,4,5,6,7. De même, le vieillissement, le diabète, les infections des voies urinaires inférieures, la cystite interstitielle et d’autres processus pathologiques qui affectent la vessie, ou les circuits associés qui contrôlent sa fonction, sont connus pour causer un dysfonctionnement de la vessie 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17^{, 18,19}. Une meilleure compréhension du comportement mictionnel normal et anormal dépend du développement de méthodes capables de discriminer de manière fiable entre différents modèles de miction.

Traditionnellement, le comportement de miction volontaire des souris a été étudié à l’aide du test de la tache vide (VSA), développé par Desjardins et ses collègues 20, et largement adopté en raison de sa simplicité, de son faible coût et de son approche non invasive 8,21,22,23,24. Ce test est généralement effectué comme un test de point final, dans lequel une souris passe un temps défini dans une cage tapissée d’un papier filtre, qui est ensuite analysé en comptant le nombre et en évaluant la taille des taches d’urine lorsque le papier filtre est placé sous une lumière ultraviolette (UV) (les taches d’urine deviennent fluorescentes dans ces conditions)²⁰. Malgré ces nombreux avantages, le VSA traditionnel présente quelques limitations majeures. Étant donné que les souris urinent souvent dans les mêmes zones, les chercheurs doivent limiter la durée de l’essai à une période relativement courte (≤4 h)²⁵. Même lorsque le VSA est effectué sur des périodes de temps plus courtes, il est presque impossible de résoudre les petites taches de vide (SVS) qui tombent sur de grandes taches de vide ou de distinguer les SVS du transfert d’urine adhérant à la queue ou aux pattes. Il est également très difficile de distinguer si les SVS sont la conséquence d’événements mictionnels fréquents mais individuels (un phénotype qui est souvent observé en réponse à la cystite ^4,26), ou en raison de dribbles post-miction (un phénotype associé à l’obstruction de la vessie²⁷). De plus, le désir de terminer le test pendant les heures de travail, associé aux difficultés d’accès aux logements lorsque les lumières sont éteintes, limite souvent ces tests à la période de lumière du cycle circadien de 24 heures. Ainsi, ces contraintes de temps empêchent l’évaluation du comportement de miction des souris pendant leur phase nocturne active, ce qui diminue la capacité d’analyser des gènes ou des traitements spécifiques régis par les rythmes circadiens.

Pour surmonter certaines de ces limitations, les chercheurs ont développé des méthodes alternatives pour évaluer le comportement de miction en temps réel 26,28,29,30,31,32. Certaines de ces approches impliquent l’utilisation d’équipements coûteux tels que des cages métaboliques^26,28,29 ou l’utilisation de caméras thermiques³⁰; Cependant, ceux-ci aussi ont des limites. Par exemple, dans les cages métaboliques, l’urine a tendance à adhérer aux fils du sol en mailles et aux parois de l’entonnoir, ce qui réduit la quantité d’urine recueillie et mesurée. Ainsi, il peut être difficile de collecter avec précision des données sur les petits vides. De plus, les cages métaboliques ne fournissent pas d’informations sur la distribution spatiale des événements de miction (c’est-à-dire la miction dans les coins par rapport au centre de la chambre). Étant donné que le rayonnement infrarouge à grande longueur d’onde utilisé par les caméras thermographiques ne pénètre pas dans les solides, l’activité de vidange évaluée par vidéothermographie doit être effectuée dans un système ouvert, ce qui peut être difficile avec les souris actives, car elles peuvent sauter plusieurs pouces dans les airs. Un autre système est l’approche automatisée de la coloration vide sur papier (aVSOP)³³, qui consiste en du papier filtre roulé qui s’enroule à une vitesse constante sous le plancher en treillis métallique d’une cage à souris. Cette approche prévient les dommages au papier et le chevauchement des taches d’urine qui se produisent dans le VSA classique, et sa mise en œuvre permet à l’investigateur d’effectuer des expériences sur plusieurs jours. Cependant, il ne fournit pas à l’enquêteur un calendrier précis des événements de miction, et il n’est pas possible d’examiner le comportement et sa corrélation avec le repérage. Pour obtenir ces informations, les chercheurs ont intégré la vidéosurveillance aux tests de miction, une approche qui permet l’évaluation simultanée de l’activité de la souris et des événements de miction^31,32. Une approche consiste à placer une diode électroluminescente bleue (LED) et une caméra vidéo avec un filtre à protéines de fluorescence verte placé sous la cage expérimentale pour visualiser les événements de vidange, et une LED infrarouge et une caméra vidéo au-dessus de la cage pour capturer la position de la souris³². Cette configuration a été utilisée pour surveiller le comportement de vidage tout en effectuant une photométrie à fibre ; Cependant, l’environnement très éclairé de ce système a obligé les chercheurs à traiter leurs souris avec un agent diurétique pour stimuler la miction. Dans une autre conception expérimentale, des caméras grand angle ont été placées au-dessus et au-dessous de la cage expérimentale pour visualiser l’activité motrice de la souris et les événements de miction, respectivement. Dans ce cas, des taches d’urine déposées sur un papier filtre tapissant le sol de la cage ont été révélées en éclairant le papier filtre avec des lampes UV placées sous la cage³¹. Cette configuration a été utilisée dans des essais courts, d’une durée de 4 minutes, pendant la phase de lumière de la journée pour étudier les neurones du tronc cérébral impliqués dans le comportement de miction volontaire³¹. L’aptitude de ce système à être utilisé pendant la phase sombre ou pendant des périodes de temps >4 min n’a pas été rapportée.

Dans cet article, une méthode est décrite qui améliore le VSA traditionnel en permettant une surveillance vidéo à long terme du comportement de vidage de la souris. Cette approche rentable fournit des informations temporelles, spatiales et volumétriques sur les événements de miction pendant de longues périodes pendant les phases d’éclairage et d’obscurité de la journée, ainsi que des détails liés au comportement de la souris ^3,4,34. Des informations détaillées pour la construction des chambres de vidange, la mise en œuvre d’un VSA en temps réel (RT-VSA) et l’analyse des données sont fournies. Le RT-VSA est précieux pour les chercheurs qui cherchent à comprendre les mécanismes physiologiques qui contrôlent la fonction du système urinaire, à développer des approches pharmacologiques pour contrôler la miction et à définir la base moléculaire des processus pathologiques qui affectent les voies urinaires inférieures.