Protocole d’exercice de natation et méthodes de soins pour les rates gravides

Résumé

Ici, nous présentons un protocole pour délimiter les méthodes d’élevage des rats, les procédures d’entraînement à la natation et les protocoles d’allaitement post-reproduction pour les rates enceintes après l’entraînement. Ce protocole fournit un modèle animal pour étudier les effets de l’exercice maternel pendant la grossesse sur la progéniture et ses mécanismes sous-jacents.

Résumé

Le concept des origines développementales de la santé et de la maladie met en évidence l’impact des environnements précoces sur les maladies chroniques non transmissibles comme le diabète, les maladies cardiovasculaires et le cancer. Des études utilisant des modèles animaux ont examiné comment des facteurs maternels tels que la dénutrition, la surnutrition, l’obésité et l’exposition à des produits chimiques ou l’hypoxie affectent le développement du fœtus et la santé de la progéniture, entraînant des problèmes tels que l’insuffisance pondérale à la naissance, l’hypertension artérielle, la dyslipidémie et la résistance à l’insuline. Compte tenu de la prévalence croissante du surpoids et de l’obésité chez les femmes en âge de procréer, des interventions efficaces sont essentielles. L’exercice maternel pendant la grossesse est devenu une intervention clé, bénéfique à la fois pour la mère et la progéniture et pour réduire le risque de maladie. Cette étude compare les différences de trois modèles d’exercice sur des rates gravides : la course volontaire à la roue, les tapis roulants motorisés et la natation. La natation est l’option la plus bénéfique en raison de ses niveaux d’intensité sûrs et contrôlés. Ce protocole détaille les méthodes d’élevage des rats, l’entraînement à la natation pendant la gestation et les protocoles d’allaitement après la reproduction. Ce modèle, adapté à diverses espèces de rats et de souris, est utile pour étudier les bienfaits de l’exercice maternel sur la santé de la progéniture et le bien-être intergénérationnel.

Introduction

Le concept des origines développementales de la santé et de la maladie (DOHaD) a émergé au cours des deux dernières décennies, ce qui a montré que les influences environnementales au cours du développement précoce affectent le risque de processus physiopathologiques ultérieurs associés aux maladies non transmissibles chroniques (MNT), en particulier le diabète, les maladies cardiovasculaires et certains types de cancer¹. Au cours de la phase la plus plastique du développement fœtal, où la progéniture est exposée à l’environnement intra-utérin, l’interaction entre les gènes et l’environnement et la perfusion utéroplacentaire sont des facteurs cruciaux de la reprogrammation fœtale². Des études antérieures ont principalement utilisé des modèles animaux pour étudier les effets néfastes, tels que la sous-nutrition maternelle, la surnutrition ou l’obésité pendant la grossesse, et l’exposition prénatale à des produits chimiques ou l’hypoxie, sur le développement fœtal et les effets phénotypiques à long terme chez la progéniture³. Cela a produit un faible poids à la naissance et une croissance plus tardive et a produit des effets néfastes sur la progéniture, notamment une pression artérielle élevée, une dyslipidémie et une résistance à l’insuline⁴. Étant donné que le taux de surpoids et d’obésité augmente rapidement chez les femmes en âge de procréer, il est urgent de mettre en place des interventions efficaces pour prévenir la transmission intergénérationnelle de ces troubles maternels délétères, qui ont un impact important sur la santé de la population ^5,6.

L’exercice est reconnu depuis longtemps comme un traitement préventif important pour le diabète de type 2, l’hypertension et plusieurs autres maladies⁷. L’exercice pendant la grossesse a des effets bénéfiques pour la mère et confère des effets bénéfiques à la progéniture, réduisant ainsi la transmission maternelle de la maladie à la progéniture⁸. Plusieurs années de recherche ont démontré l’innocuité et les avantages profonds de l’exercice, y compris des réductions substantielles des conditions courantes de grossesse telles que le diabète sucré gestationnel ^9,10. En ce qui concerne la sécurité maternelle et fœtale, la mise en œuvre d’un entraînement physique et de protocoles post-allaitement est un défi.

David¹¹et al. décrit des modèles d’exercice chez l’animal applicables à la recherche en santé cardiovasculaire. Les trois modèles d’exercice couramment utilisés, la course volontaire sur roue, les tapis roulants motorisés et la natation, présentent des avantages et des inconvénients. La roue qui tourne volontairement imite étroitement le comportement locomoteur des rats, leur permettant de se déplacer selon leur rythme circadien. Cependant, ce type d’exercice nécessite une régulation plus précise de l’intensité et de la durée. Le tapis roulant motorisé peut contrôler l’intensité, le volume et la durée de l’exercice, mais il a parfois besoin d’une stimulation électrique, ce qui peut déclencher un stress physique et psychologique chez les animaux. La natation est largement utilisée dans les études sur les rongeurs en raison de la capacité de nage inhérente des rats, qui peut également éviter la stimulation électrique ou les dommages mécaniques à leurs pieds et à leur queue¹². Dans des études sur des modèles d’exercices prénataux^13,14, la natation est une modalité d’exercice couramment utilisée. Au fur et à mesure que la grossesse progresse et que l’abdomen du rat gonfle, les exercices de course sur tapis roulant et sur roues peuvent provoquer un contact répété de l’abdomen avec des surfaces dures. En revanche, l’environnement aquatique de la natation offre une flottabilité, ce qui réduit le risque de blessures liées à l’exercice pour les animaux en gestation.

Ce protocole présente les méthodes d’élevage des rats, comment effectuer l’entraînement à la natation pendant la grossesse et les protocoles d’allaitement post-reproduction pour les rates enceintes après l’entraînement. Ce modèle d’entraînement à la natation enceinte peut être appliqué à un large éventail d’espèces de rats et de souris, ce qui peut donc fournir un modèle de rongeur utile pour des recherches futures à l’aide de modèles basés sur des animaux pour étudier les mécanismes régulant les effets bénéfiques de l’exercice maternel sur la santé de la progéniture et les avantages de l’exercice à travers les générations.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocole

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par le comité d’éthique animale de l’Université des sports de Pékin et mises en œuvre conformément aux directives des National Institutes of Health (NIH) et aux lois chinoises sur la protection des animaux et aux directives institutionnelles.

1. Accouplement et alimentation des rats

1. Achetez des rats femelles Wistar de 10 semaines et des rats mâles Wistar de 11 semaines.
2. Mettez en place une alimentation adaptative : Nourrissez les rats Wistar à volonté avec un régime standard pour rongeurs et donnez-leur accès à l’eau du robinet pendant une semaine dans l’installation d’alimentation désignée. Assurez-vous que tous les rats sont logés dans un cycle lumière-obscurité de 12 heures à une température constante de 22 °C et à un taux d’humidité de 45 à 55 %.
3. Examinez l’œstrus de la ratte femelle.
   1. Préparez l’équipement et le matériel, y compris les lames de microscope en verre propre, les cotons-tiges de 2 mm de diamètre, la solution saline (0,9 % de NaCl) et le microscope.
   2. Étiquetez chaque lame de microscope avec la date et l’identification du rat.
   3. Entre 18 et 19 heures, pour minimiser le stress, retenez doucement le rat femelle. Saisissez la base de la queue avec le pouce et l’index tout en appliquant une pression des autres doigts sur la vertèbre lombaire du rat.
   4. Soulevez le bout de la queue et exposez le vagin. Humidifiez un coton-tige avec une solution saline, puis insérez l’embout dans le vagin et roulez doucement l’embout pour recueillir les sécrétions vaginales.
   5. Faites rouler la pointe de l’écouvillon sur la lame, en évitant de réappliquer au même endroit.
   6. Examinez le frottis au microscope et utilisez l’objectif à faible grossissement (10x) pour localiser et observer les cellules.
      REMARQUE : Pendant l’œstrus, les sécrétions vaginales ont des noyaux épithéliales plus gros qui ont disparu, remplacés par des cellules épithéliales kératinisées exfoliées squameuses qui se sont accumulées en un monticule.
   7. Notez le stade du cycle œstral de chaque rat.
4. Entre 19 et 20 h, placez un rat mâle et un rat femelle dans la cage d’accouplement.
   REMARQUE : Les rats femelles doivent être en proestrus ou en œstrus pour l’accouplement.
5. Le deuxième jour, entre 7 et 8 heures, inspectez la cage d’accouplement à la recherche de bouchons copulateurs. Si un bouchon copulateur est trouvé à la base de la cage d’accouplement, procédez à la création d’un frottis de sécrétion vaginale pour le rat femelle en suivant la même méthode que celle décrite aux étapes 1.3.4 à 1.3.6.
   REMARQUE : Les bouchons copulateurs sont des matériaux gélatineux blanc laiteux ou jaunâtre faits de vésicules séminales de rat mâle et de sécrétions de la prostate combinées à des sécrétions vaginales.
6. Confirmer la gestation chez le rat femelle : après avoir trouvé des bouchons copulatoires dans la cage d’accouplement, observer les spermatozoïdes sur le frottis de sécrétion vaginale. Désignez ce jour comme le jour 1er de la gestation (JG1).
7. Isolez la rat enceinte dans une cage séparée.
   REMARQUE : Au cours des premiers stades de la grossesse, il est impératif d’empêcher un rat enceinte de rencontrer des signaux chimiques mâles inconnus dans son environnement ou de cohabiter avec un rat mâle inconnu.
8. Les périodes de gestation chez le rat durent généralement de 21 à 23 jours. Mesurer et consigner le poids corporel des rats du JG1 au JG 20.
9. Au JG20, remplacez la cage du rat gravide par une cage propre et placez du coton absorbant médical (de taille similaire à celui du rat) dans la cage. Fournissez suffisamment d’eau et de nourriture pour une survie de sept jours, et placez la cage dans un endroit calme.
   REMARQUE : Ne changez pas la cage pendant au moins 1 semaine après la parturition du rat. Lorsque vous passez à une cage propre, transférez le coton absorbant usagé de la cage sale dans la nouvelle pour vous assurer que les rats peuvent reconnaître l’odeur de leur progéniture.
10. Le 21^e jour post-partum, séparez la progéniture par sexe et placez-la dans deux cages.
    REMARQUE : En raison de la petite taille de la progéniture de 21 jours, placez les granulés durs dans une boîte de Pétri en verre à l’intérieur de la cage.

2. Programme d’entraînement prénatal à la natation

1. Effectuer une formation d’adaptation pour toutes les rats femelles expérimentaux pendant 5 jours.
   1. Préparez un récipient en plastique transparent d’au moins 20 cm de hauteur et remplissez-le de 10 cm d’eau à 34 ± 1°C.
   2. Saisissez le bout de la queue du rat et soulevez-le, puis placez le rat dans l’eau.
   3. Pendant l’entraînement adaptatif de 15 minutes, surveillez de près la température de l’eau toutes les 5 minutes, en ajoutant de l’eau chaude pour maintenir la température.
   4. Après l’entraînement, transférez le rat dans de l’eau propre à 34 ± 1°C pour laver sa fourrure. Ensuite, transférez le rat dans une cage avec des serviettes et utilisez un sèche-cheveux pour sécher sa fourrure.
      REMARQUE : Le bruit et un environnement chaud peuvent causer du stress aux rats. Par conséquent, il est recommandé d’utiliser un sèche-cheveux réglable en température et silencieux.
   5. Veuillez remettre le rat dans ses cages respectives.
2. Accouplement des rats (suivez les étapes 1.3-1.6).
3. Après l’étape 1.7, répartissez au hasard les rates gravides dans un groupe sédentaire (SED) et un groupe d’exercice (EX).
4. Pesez le rat tous les jours avant chaque séance d’entraînement.
   REMARQUE : Pendant l’entraînement adaptatif, la perte de poids des rats ne doit pas dépasser 3 g / jour. Au cours de l’entraînement prénatal, le poids des rats devrait augmenter progressivement. Si les rats perdent plus de 3 g par jour, réduisez le temps d’entraînement quotidien de 50% pour permettre la récupération.
5. Effectuer un entraînement prénatal de natation pour l’EX du GD1 au GD20, 6 jours par semaine, de 8h00 à 9h00 du matin.
   1. Préparez un seau d’eau circulaire d’un diamètre de 50 cm et d’une hauteur minimale de 50 cm et remplissez-le de 40 cm d’eau à une température de 34 ± 1°C.
   2. De GD1 à GD5, effectuez d’abord l’entraînement de natation pendant 20 min par jour et augmentez progressivement jusqu’à 60 min par jour.
   3. De GD6 à GD20, continuez l’entraînement physique pendant 60 min par jour pendant 6 jours par semaine.
   4. Pour le suivi, reportez-vous aux étapes 2.1.4-2.1.5.
   5. Après l’exercice, donnez au rat EX 5 g de graines de tournesol pour rongeurs pour lui apporter un soutien nutritionnel.
6. Au cours de l’entraînement EX tous les jours, placez le rat SED dans le même environnement aquatique que l’entraînement adaptatif (étape 2.1.1). Laissez le rat SED passer le même temps dans l’environnement aquatique que le rat EX. Après l’exercice, donnez au rat SED 5 g de graines de tournesol rongeurs pour lui apporter un soutien nutritionnel et apaiser ses émotions.
7. Après chaque séance d’entraînement de natation, nettoyez et désinfectez tout l’équipement à la lumière ultraviolette, y compris les seaux d’eau et les serviettes.

3. Caractéristiques physiques des fœtus

1. Le matin du GD20.5, anesthésez le rat femelle avec de l’isoflurane à 3 % et euthanasiez-le dans une chambre de CO₂ .
2. Utilisez un couteau chirurgical pour faire une incision dans le bas-ventre du rat. Assurez-vous que l’incision est inclinée vers les deux côtés de l’abdomen, assurant une exposition complète de l’utérus.
3. Ouvrez soigneusement l’utérus à l’aide de pinces et de ciseaux pour exposer les fœtus et les placentas. Séparez doucement le mince amnios entourant les fœtus à l’aide d’une pince pour éviter d’endommager les fœtus et les placentas induits par les ciseaux.
4. Nettoyez le corps des fœtus à l’aide de gaze stérile pour éliminer le sang et le mucus. Séparez séquentiellement les fœtus et les placentas en fonction de leurs positions anatomiques, puis pesez-les.
5. Observez la distance entre l’anus et les organes génitaux pour déterminer le sexe des fœtus. Les fœtus mâles ont une plus grande distance que les femelles. Notez le sexe et la quantité de fœtus pour référence future.
6. Mesurez la longueur des fœtus à l’aide d’un pied à coulisse en position couchée. Parce que les fœtus sont encore en vie, ils peuvent se recroqueviller après avoir été disséqués, alors dépliez leur corps pour prendre des mesures.
   REMARQUE : Pour assurer la cohérence des résultats expérimentaux et des méthodes de mesure, le même expérimentateur maintient les mêmes normes tout au long du processus. Les fœtus ont été euthanasiés conformément aux lignes directrices recommandées par l’établissement, et des échantillons de tissus ont été prélevés pour une analyse plus approfondie au besoin.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Résultats

Dans la section sur les méthodes d’élevage des rats (Figure 1), nous déterminons le cycle œstral des rats femelles en faisant des lames de sécrétions vaginales pour augmenter le taux de réussite de la reproduction. Le cycle œstral des rats dure 4 à 5 jours, y compris le proœstrus, l’œstrus, le metestrus et le diestrus. Les rats femelles en métestrus ou diestrus présentent des comportements tels que l’éloignement des mâles. Dans le même ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Cette étude vise à établir un programme d’exercice réalisable pour les rates gravides, y compris des méthodes d’accouplement détaillées chez les rats, des protocoles d’entraînement à la natation et des méthodes de recherche pour évaluer les indicateurs physiologiques chez les fœtus. Nous avons développé un modèle d’entraînement à la natation prénatale par la pratique, avec des solutions correspondantes aux problèmes potentiels qui peuvent survenir dans le proto...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Caliper	Mitutoyo Measuring Instruments (Shanghai) Co., Ltd	530-101 N15	Fetus dissect
Circular water bucket	Naliya	N/A	Rat swimming
Experimental Surgical Instrument	Shenzhen RWD Life Technology Co., LTD	SP0001-G	Fetus dissect
Glass Microscope Slides	Jiangsu Shitai experimental equipment Co., LTD	80312-3161	Vaginal smear
Glass petri dish	Merck Life Technologies	BR455751-10EA	Offspring rearing
Hairdryer	Panasonic	EH-WNE5H	Post-swimming care
Information Card	Zhongke Life Science	SS3	Rat mating
Isoflurane	Shenzhen RWD Life Technology Co., LTD	R510-22-10	Fetus dissect
Light microscope	Olympus	IX71-F22PH	Vaginal smear
Mating cage	Zhongke Life Science	SS3	Rat mating
Medical Absorbent Cotton	Hongxiang Sanitary Materials Co., LTD	N/A	The pregnant rats are anticipating giving birth
Rodent Anesthesia Machine, Gas Anesthesia	Shenzhen RWD Life Technology Co., LTD	R500IE	Fetus dissect
Rodent breeding feed	Beijing Huafukang Biotechnology Co., LTD	1032	Pregnant rat feeding
Rodent maintenance feed	Beijing Huafukang Biotechnology Co., LTD	1022	Offspring rearing
Rodent sunflower seeds	Jolly	JP241	Nutritional supplement
Soundproof cotton	Kufu Medical Instrument	N/A	The pregnant rats are anticipating giving birth
Sterile Cotton Swab (2 mm diameter)	Kufu Medical Instrument	N/A	Vaginal smear
Sterile gauze	Kufu Medical Instrument	N/A	Fetus dissect
Stroke-physiological Saline Solution (0.9% NaCl)	Shandong Hualu Pharmaceutical Co., LTD	N/A	Vaginal smear
Thermometer	Beekman organism	N/A	The monitoring of rat swimming
Towels	Grace	N/A	Post-swimming care
Transparent plastic container	Naliya	N/A	Swimming adaptive training
Ultraviolet light	Merck Life Technologies	Z169633-1EA	Post-swimming care
Water heater	Haier	EC6001-Q6S	Rat swimming
Weight Scale	Electronlc Acale	JM.A10001	Body weight measurement
Wistar Rats	Vital river Laboratory Animal Technology Co., LTD	N/A	Experiment