Application du système RatWalker pour l’analyse de la marche dans un modèle génétique de la maladie de Parkinson chez le rat

Résumé

Nous décrivons ici le système RatWalker, construit en redessinant l’appareil MouseWalker pour s’adapter à l’augmentation de la taille et du poids des rats. Ce système utilise la réflexion interne totale frustrée (FTIR), la capture vidéo à grande vitesse et un logiciel d’analyse en libre accès pour suivre et quantifier les paramètres de marche.

Résumé

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative progressive causée par la perte de neurones dopaminergiques (DA) dans la substance noire pars compacta. Les anomalies de la démarche, y compris la diminution du balancement des bras, la vitesse de marche plus lente et des pas plus courts sont fréquentes chez les patients atteints de MP et apparaissent tôt dans l’évolution de la maladie. Ainsi, la quantification des schémas moteurs dans les modèles animaux de MP sera importante pour la caractérisation phénotypique au cours de l’évolution de la maladie et lors du traitement thérapeutique. La plupart des cas de MP sont idiopathiques; cependant, l’identification de formes héréditaires de MP a révélé des mutations génétiques et des variantes, telles que des mutations de perte de fonction dans Pink1 et Parkin, deux protéines impliquées dans le contrôle de la qualité mitochondriale qui pourraient être exploitées pour créer des modèles animaux. Alors que les souris sont résistantes à la neurodégénérescence lors de la perte de Pink1 et Parkin (délétion simple et combinée), chez le rat, le déficit en Pink1 mais pas en Parkin entraîne une perte de neurones DA nigraux et une déficience motrice. Ici, nous rapportons l’utilité de l’imagerie IRTF pour découvrir les changements de démarche chez les jeunes rats mâles (âgés de 2 mois) qui marchent librement avec une perte combinée de Pink1 et Parkin avant le développement d’une anomalie motrice visuelle apparente globale à mesure que ces rats vieillissent (observée à 4-6 mois), caractérisée par un traînement des membres postérieurs comme précédemment rapporté chez les rats Pink1 knockout (KO).

Introduction

La MP, le trouble neurodégénératif du mouvement lié à l’âge le plus courant, est causée par la perte de neurones DA dans la substance noire pars compacta. Cette perte de neurones DA nigraux et les entrées DA dans le striatum conduisent aux altérations de la fonction motrice observées chez les patients atteints de ^1,2. Les caractéristiques motrices déterminantes des patients atteints de MP, connues collectivement sous le nom de parkinsonisme, comprennent la rigidité, les tremblements au repos, la bradykinésie, l’instabilité posturale et la micrographie³. De plus, les troubles de la march....

Protocole

Toutes les études animales ont été approuvées par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) du Centre médical de l’Université du Nebraska.

1. Appareil de marche

REMARQUE: Modélisé à partir du MouseWalker¹⁴, le RatWalker a été conçu avec des dimensions proportionnelles à la différence de longueur de pas entre les rats et les souris. Il se compose d’un rétroéclairage à éclairage latéral, d’une enceinte de passerelle, d’une passerelle de guide d’ondes optique, d’un miroir et d’une caméra (figure S1). Des bandes de LED, orientées en quinconce, ont été....

Résultats

Entretien de la colonie de rats
La génération et la caractérisation des rats KO simples Pink1 et Parkin ont été décrites précédemment²². Les rats KO simples Pink1 et Parkin ont été obtenus auprès de SAGE Labs (et maintenant disponibles chez Envigo). Les rats DKO ont été générés en croisant des rats Pink1-/- avec des rats Parkin-/- pour obtenir des rats Pink1+/-/Parkin+/-, qui ont été croisés pour obtenir des rats Pink1-/-/Park.......

Discussion

Les troubles de la démarche, y compris la diminution du balancement des bras, la vitesse de marche plus lente et les pas plus courts, sont une caractéristique déterminante de la MP et surviennent tôt au cours de l’évolution de la maladie ^1,5. Plusieurs méthodes ont été développées au fil des ans pour observer et enregistrer les pas pour l’analyse de la marche dans des modèles de chez les rongeurs, avec des techniques manuelles pour quantifier la po.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aluminum
1.5” Aluminum Angle (1/8” - 6063)			Dimensions: 8' Qty: 8
1” Aluminum Square Tube (1/16” - 6063)			Dimensions: 8' Qty: 4
32 Gauge Aluminum Sheet			Dimensions: 10' Qty: 1
1” Aluminum Tube (1/8” - 6063)			Dimensions: 8' Qty: 1
Acrylic
7/32” Clear Acrylic Sheet			Dimensions: 4'x8' Qty: 2
1/8” White Acrylic Sheet 55% (2447)			Dimensions: 4'x8' Qty: 1
Mirror
7/32” Glass Mirror			Dimensions: 60"x12" Qty: 1
LED
5050 LED Tape Light (Green)			Dimensions: 16.4' Qty: 1
5050 LED Tape Light (Red)			Dimensions: 16.4' Qty: 1
Camera
GoPro Hero 6 Black			Qty: 1
Tripod			Dimensions: 57" Qty: 1