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Pourquoi utilisons-nous des souris dans les laboratoires ?


Pourquoi utilisons-nous des souris dans les laboratoires pour des expériences ciblant les humains ? Sont-ils proches des humains biologiquement parlant ?


Au-delà des questions éthiques*, il y a une simple praticité. Les souris sont le mammifère le plus petit et celui qui se reproduit le plus rapidement. Le temps de génération des souris est d'environ 10 semaines, contre peut-être 15 ans pour les humains, et la taille moyenne des portées est de 6 à 8, contre un peu plus d'un pour les humains. La durée de vie est proportionnellement plus courte, de sorte que les expériences peuvent être effectuées sur toute la vie ou sur plusieurs générations. Les souris occupent beaucoup moins d'espace et sont beaucoup moins chères à nourrir, ce qui est un facteur à prendre en compte lors de la demande de subventions de recherche.

(Et au début de la recherche, on pouvait simplement attraper des souris sauvages, au lieu d'avoir à expédier certaines espèces exotiques telles que les singes.)

* Auquel tout le monde n'est pas abonné. Nous avons de nombreuses preuves historiques d'humains utilisés comme animaux de laboratoire.


Comparer les génomes de la souris et de l'homme

Un catalogue complet d'éléments fonctionnels dans les génomes humains et murins fournit une ressource puissante pour la recherche sur la biologie des mammifères et les mécanismes des maladies humaines.

Les chercheurs se tournent souvent vers des organismes modèles pour comprendre les mécanismes moléculaires complexes du corps humain. La souris a longtemps été utilisée pour mieux comprendre la fonction des gènes, la maladie et le développement de médicaments. Mais tous les aspects de la biologie de la souris ne reflètent pas la biologie humaine. Comprendre quels aspects sont similaires permettra aux scientifiques d'identifier quand les souris peuvent le mieux servir d'organisme modèle utile.

Le projet souris ENCODE, qui fait partie du programme ENCODE, ou ENCyclopedia Of DNA Elements, vise à examiner les processus génétiques et biochimiques impliqués dans la régulation des génomes de la souris et de l'homme. Lancé par l'Institut national de recherche sur le génome humain (NHGRI) du NIH, ENCODE a construit un catalogue complet d'éléments fonctionnels dans les génomes humain et murin. Ces éléments incluent les gènes qui fournissent des instructions pour construire des protéines, des gènes non codants pour les protéines et des éléments régulateurs qui contrôlent le moment où les gènes sont exprimés (activés et désactivés) dans différentes cellules et tissus.

Les scientifiques d'ENCODE ont appliqué plusieurs approches génomiques à 123 types de cellules et tissus de souris différents, puis les ont comparés avec le génome humain. Les résultats ont été publiés dans 4 articles en La nature le 20 novembre 2014, et plusieurs articles connexes dans Science, Actes de l'Académie nationale des sciences, et d'autres revues.

Les chercheurs ont découvert qu'à un niveau général, la régulation des gènes et d'autres systèmes importants pour la biologie des mammifères présentent de nombreuses similitudes entre les souris et les humains. Les différences de séquences d'ADN spécifiques liées aux maladies chez l'homme ont souvent des contreparties dans le génome de la souris. Les gènes dont les modèles d'expression sont apparentés chez une espèce ont également tendance à être apparentés de la même manière chez l'autre espèce. Ces résultats valident l'importance d'utiliser des modèles murins pour étudier certaines maladies humaines.

Cependant, les chercheurs ont découvert de nombreuses variations de l'ADN et des modèles d'expression génique qui ne sont pas partagés entre les espèces. Comprendre ces différences renforce la valeur de la souris en tant qu'organisme modèle. Par exemple, les éléments régulateurs et l'activité de nombreux gènes du système immunitaire, les processus métaboliques et la réponse au stress varient entre les souris et les humains.

"En général, la machinerie et les réseaux de régulation des gènes sont conservés chez la souris et l'homme, mais les détails diffèrent un peu", note le Dr Michael Snyder de l'Université de Stanford, co-auteur principal sur le principal La nature étudier. « En comprenant les différences, nous pouvons comprendre comment et quand le modèle de souris peut être utilisé au mieux. »

"Ces résultats fournissent une mine d'informations sur le fonctionnement du génome de la souris et une base sur laquelle les scientifiques peuvent s'appuyer pour mieux comprendre la biologie de la souris et de l'homme", a déclaré le directeur du NHGRI, le Dr Eric Green.

Les données ENCODE sont librement partagées avec la communauté biomédicale. La ressource souris a déjà été utilisée par les chercheurs dans une cinquantaine de publications à ce jour.


Les Bell Labs de biologie

D'ici l'année prochaine, les biologistes devraient terminer le séquençage de l'ensemble des gènes humains. Le projet du génome humain a été une entreprise gigantesque impliquant des milliers de scientifiques et des milliards de dollars. Mais pour Peter Schultz, le vrai plaisir - comprendre comment tous ces gènes fonctionnent - ne fait que commencer.

L'année dernière, Schultz a quitté son poste de professeur de chimie à l'Université de Californie à Berkeley pour lancer l'Institut de génomique de la Fondation Novartis à La Jolla, en Californie. L'objectif de l'institut de 250 millions de dollars, financé par la Novartis Research Foundation (une fondation suisse étroitement liée au géant pharmaceutique Novartis) est d'élucider la signification biologique des centaines de milliers de gènes détaillés par le projet génome. Le travail d'assemblage de ce puzzle est connu sous le nom de génomique fonctionnelle, et Schultz ne laisse aucun doute sur le fait qu'il s'attend à ce que son institut mène cette course pour comprendre, molécule par molécule, comment fonctionne le corps humain.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de mars 2000

Venant de la plupart des gens, cela ressemblerait à de la vantardise oiseuse. Mais Schultz a les antécédents pour le sauvegarder. En partie entrepreneur, en partie administrateur de recherche, en partie chimiste organique, Schultz a toujours eu l'intention de transformer les avancées du laboratoire en technologies du monde réel. À partir de la fin des années 1980, il a été l'un des pionniers de la « chimie combinatoire », un ensemble de techniques permettant de générer rapidement un grand nombre de composés et de les cribler pour des types d'activité spécifiques. De nombreux chercheurs se seraient contentés de s'arrêter là.

Pas Schultz, qui a joué un rôle central dans la transformation de cette avancée apparemment ésotérique en une révolution dans la recherche de nouveaux médicaments et matériaux. Affymax, une start-up de chimie combinatoire que Schultz a aidé à fonder en 1989, a changé la façon dont les sociétés pharmaceutiques recherchent de nouveaux composés, tandis que Symyx, qu'il a cofondé en 1995, a utilisé une technologie combinatoire similaire pour révolutionner la découverte de matériaux électroniques et de catalyseurs (" Combinaison gagnante », TR mai/juin 1998). Dans sa dernière incarnation, Schultz prévoit d'utiliser certaines de ces mêmes astuces de chimie pour tout comprendre, de la cognition humaine au développement humain.

Dans son bureau à 5 heures du matin, Schultz maintient un emploi du temps chargé. En plus de diriger le nouvel institut de génomique, qui a commencé ses activités l'été dernier, Schultz est directeur de plusieurs entreprises en démarrage et maintient sa présence dans le monde universitaire en dirigeant un laboratoire de 40 membres au Scripps Research Institute. Le rédacteur en chef David Rotman a rencontré Schultz tôt un matin pour entendre parler de ses plans pour l'institut et du rôle croissant de la chimie dans la recherche biomédicale - et pour obtenir une mise à jour sur les efforts déployés pour assembler le vaste puzzle des gènes humains.

TR : Qu'est-ce que la génomique fonctionnelle ? Pourquoi est-ce devenu un sujet si brûlant en biologie et biotechnologie ?

SCHULTZ : Il existe entre 100 000 et 200 000 gènes distincts dans le génome humain. La séquence [de l'ensemble du génome humain] sera probablement terminée cette année ou l'année prochaine et tombera dans le domaine public en 2002. L'impact le plus immédiat que la séquence génétique aura sur la personne moyenne réside dans le développement de nouveaux diagnostics de maladies et de nouvelles cibles pour le développement de médicaments. La question est de savoir quelles sont les fonctions cellulaires et physiologiques de ces gènes ? Et comment pouvons-nous moduler ces fonctions pour, par exemple, traiter la maladie ?

TR : Répondre à ces questions est la mission de votre institut ?

SCHULTZ : Oui, nous voulons déduire la fonction d'un produit génique particulier [chaque gène code pour une protéine], puis apprendre comment cette protéine interagit avec d'autres molécules dans un organisme et comment moduler la fonction de cette protéine particulière. Nous voulons comprendre la fonction de ces protéines et leur rôle dans la cellule et l'organisme. Le résultat sera, espérons-le, la capacité de créer de petites molécules, protéines ou gènes eux-mêmes qui agissent comme des thérapies humaines.

TR : Vous avez quitté l'Université de Californie, Berkeley et le Howard Hughes Medical Institute pour diriger le nouvel institut. Quelle était l'attraction ?

SCHULTZ : La séquence du génome humain est déterminée une fois dans l'histoire de l'humanité. C'est une époque unique en biologie et en chimie, équivalente à l'avènement de la mécanique quantique en physique. La question est : comment commençons-nous à comprendre et à assimiler l'énorme quantité d'informations codées dans le génome ? L'autre révolution qui s'est produite au cours des 10 dernières années dans les sciences biologiques et physiques est dans la manière dont nous menons la science expérimentale. Notre capacité à concevoir, mettre en œuvre et analyser des expériences a considérablement augmenté, à les réaliser non pas une à la fois, mais des milliers ou des millions à la fois. Cela a été rendu possible par les technologies combinatoires, les outils informatiques et les progrès de l'ingénierie et de la miniaturisation - le genre d'outils et de processus qui ont révolutionné l'industrie des semi-conducteurs sont transférés aux sciences biologiques et physiques. L'essentiel est que sans cet ensemble d'outils, il serait presque impossible de traiter l'énorme quantité d'informations liées au génome humain.

TR : N'y a-t-il pas beaucoup d'autres groupes de recherche travaillant dans le domaine de la génomique fonctionnelle de nos jours ? En d'autres termes, n'y a-t-il pas beaucoup de concurrence pour l'institut?

SCHULTZ : Mais très peu de gens ont tenté de rassembler tous les outils sous un même toit et de les utiliser en synergie pour comprendre la fonction des gènes. C'est ce que nous essayons de faire. C'est quelque chose de difficile dans un cadre universitaire conventionnel, car cela nécessite des efforts ciblés et des ressources dédiées. C'est difficile à faire dans les entreprises de biotechnologie car elles ont généralement une mission ou un objectif. Et c'est difficile à faire dans une grande entreprise pharmaceutique parce qu'il y a une focalisation sur le produit. Je considère cet endroit comme un nouveau Bell Labs de biologie : une formidable infrastructure technologique avec de petits groupes hautement collaboratifs.

TR : Que pensez-vous être le gain? Cela conduira-t-il à une découverte de médicaments plus rapide ou plus efficace ?

SCHULTZ : La mission n'est pas la découverte de médicaments. C'est une découverte biologique et des technologies améliorées pour faire ces découvertes. Mais le fait est que, de nos jours, très peu de temps s'écoule entre le moment où une avancée biologique importante est réalisée et le moment où les gens commencent à essayer d'exploiter cette avancée pour la thérapeutique humaine. Si quelqu'un fait une découverte impliquant la base moléculaire sous-jacente de la maladie d'Alzheimer, le lendemain, l'industrie pharmaceutique commencera à mettre en œuvre des programmes de découverte de médicaments basés sur cette nouvelle idée. De même, si vous découvrez quels gènes sont importants dans la longévité, ou dans la cognition, c'est une découverte scientifique fondamentale, mais très peu de temps après, ces produits génétiques deviennent des cibles pour le développement de thérapies. Ce fait permet à un endroit comme celui-ci de se concentrer sur la découverte biologique dans l'espoir que cela conduira à d'importantes avancées biomédicales.

TR : D'où l'intérêt de la Fondation Novartis pour la Recherche à financer l'institut.

SCHULTZ : Exactement. Je pense que Paul Herrling [responsable de la recherche chez Novartis] s'est rendu compte qu'il devait y avoir un lieu qui rassemble nombre de ces outils et les concentre sur l'opportunité créée par la séquence du génome. Il n'y avait pas de tels endroits ni dans le monde académique ni dans le monde industriel. Nous sommes quelque part entre l'université et la recherche biotech-pharmaceutique. C'est vraiment une expérience. Et la raison pour laquelle la Fondation pour la recherche Novartis est disposée à nous soutenir est qu'elle se rend compte qu'il y a une ligne très mince entre la recherche fondamentale et de nouvelles opportunités pour le développement de thérapies.

TR : Vous avez été impliqué dans des startups et des universités, et maintenant vous êtes associé à une grande entreprise pharmaceutique. Quels sont les compromis de chacun en termes de processus d'innovation ?

SCHULTZ : Je garde ma casquette « académique » au Scripps Research Institute. Mais le problème avec le monde universitaire est qu'il est très difficile de concentrer les ressources comme on peut le faire dans l'industrie. D'un autre côté, les entreprises tendent tôt ou tard à devenir très axées sur les produits parce qu'elles ont des actionnaires qui veulent de la valeur. Dans cet institut, nous avons la possibilité d'avoir notre gâteau et de le manger aussi. Au fur et à mesure que nous faisons des découvertes ou développons des outils qui ont une valeur commerciale, nous pouvons transmettre ces découvertes à travers la fondation à Novartis et ils peuvent les utiliser pour développer des médicaments si Novartis n'est pas intéressé, nous pouvons créer des startups qui peuvent développer et appliquer la technologie à un niveau élevé. L'institut est libre de continuer à développer de nouveaux outils et de faire de nouvelles découvertes. Vous ne pouvez tout simplement pas faire cela dans le milieu universitaire. Vous ne pouvez pas concentrer les ressources comme ça parce que c'est une démocratie et tout le monde a une voix.

TR : Quelles sont les technologies spécifiques sur lesquelles vous concentrez vos ressources ?

SCHULTZ : Nous développons une gamme d'outils et les appliquons à la découverte de nouvelles biologies au niveau moléculaire, cellulaire et de l'organisme. Par exemple, au niveau moléculaire, nous analysons quels gènes sont exprimés de manière sélective pendant la fécondation, le vieillissement, l'apprentissage ou dans les maladies neurodégénératives et le cancer. En parallèle, nous mettons en place des cribles à haut débit pour les molécules qui affectent la fonction au niveau cellulaire, par exemple la différenciation des cellules souches en différents types cellulaires et l'entrée de virus dans les cellules. Nous faisons aussi des découvertes au niveau de l'organisme entier. Par exemple, nous mettons en place un écran de souris dans lequel nous allons muter aléatoirement un grand nombre de gènes du génome de la souris et réaliser des écrans phénotypiques à haut débit. On peut rechercher des souris grosses, des souris minces, des souris intelligentes, des souris muettes, des souris insensibles à la douleur ou même des souris à longue durée de vie. On peut examiner des milliers de souris mutantes à la recherche de phénotypes intéressants, puis utiliser les outils génomiques que nous et d'autres développons pour cartographier et cloner les mutations génétiques intéressantes.

TR : Vous avez fait un travail de pionnier dans de nombreux domaines. Quelques-uns qui viennent à l'esprit sont les anticorps catalytiques et la chimie combinatoire pour trouver de nouveaux matériaux. Y a-t-il un thème commun dans votre travail ?

SCHULTZ : Je suis chimiste et je m'intéresse aux molécules et aux fonctions moléculaires - ce que font les molécules et comment cela est lié à leurs structures. La chimie passe d'une focalisation sur les structures des molécules à une focalisation sur les fonctions des molécules. Et si vous vous intéressez à la fonction moléculaire, vous devez comprendre que la nature a déjà résolu le problème de fabriquer un ensemble remarquable de molécules fonctionnelles. Par exemple, la nature a résolu le problème de la reconnaissance moléculaire avec le système immunitaire et les anticorps (une ligne de défense majeure contre les agents pathogènes). Au lieu de fabriquer un anticorps et de tester un anticorps à la fois pour sa capacité à se lier à une molécule étrangère, il fabrique des milliards à la fois et les teste tous. C'est une approche combinatoire. Nous avons repris cette idée et l'avons utilisée pour rechercher de nouveaux catalyseurs intéressants. Nous avons même adopté cette stratégie et l'avons appliquée à la création de bibliothèques de matériaux et à la recherche de nouveaux matériaux optiques, magnétiques et électroniques. Je pense qu'il y a fondamentalement une opportunité illimitée dans le tableau périodique. Le thème sous-jacent est de savoir comment vous faites des milliers d'expériences à la fois et analysez les données des milliers à la fois.

TR : J'ai trouvé intéressant qu'un centre de recherche en génomique choisisse comme directeur un chimiste.

SCHULTZ : C'est étrange. D'un autre côté, il est étrange qu'un chimiste organique/chimiste biologique ait également créé une entreprise de science des matériaux [Symyx]. Mais je pense que c'est moins étrange maintenant que je suis ici. Car ce que la génomique, la séquence des gènes et tous ces outils rendent possible, c'est une compréhension de la biologie au niveau moléculaire. Et dès que vous parlez de quelque chose au niveau moléculaire, c'est de la chimie. Un chimiste n'est pas non plus un mauvais choix dans le sens où tous ces outils relient la biologie, la chimie, la physique, l'ingénierie et le calcul - et un chimiste est un scientifique touche-à-tout. Cependant, cela signifie que j'ai passé beaucoup de temps à apprendre beaucoup de biologie cellulaire au cours de la dernière année, disons-le ainsi.

TR : Vous avez été impliqué dans quelques startups très prospères. Des projets futurs ?

SCHULTZ : J'ai été scientifique fondateur chez Affymax, puis j'ai été fondateur de Symyx. Maintenant, nous formons une troisième entreprise, que nous développons à partir de l'institut. Certains des outils de génomique structurelle que nous développons ici seront la base de la startup.

TR : Quel est son nom?

SCHULTZ : Je pense que ça va s'appeler Syrrx. J'ai de la chance avec les entreprises qui se terminent par un X.

TR : Génomique structurale, par opposition à la génomique fonctionnelle ?

SCHULTZ : Droit. La génomique structurale implique la détermination des structures tridimensionnelles des protéines à l'échelle du génome. L'idée que nous poursuivons à l'institut est de réaliser une détermination de la structure des protéines à haut débit, puis un amarrage virtuel de petites molécules pour identifier des composés qui se lient et modulent l'activité de ces protéines. Si vous pouvez saisir 200 000 ou 400 000 composés dans un ordinateur, et réellement ancrer in silico toute cette bibliothèque de molécules contre une structure protéique particulière, on pourrait, en théorie, identifier virtuellement des pistes pour de nouveaux médicaments. Nous développons ces nouvelles technologies à l'institut, mais nous n'avons pas les ressources pour engager 100 personnes uniquement dans la génomique structurelle. Avec la startup, nous pouvons rassembler les ressources nécessaires pour vraiment exploiter la technologie.

TR : Dans dix ans, de quel type de recherche parlerons-nous ?

SCHULTZ : Dans 10 ans, nous ne parlerons pas des fonctions des protéines individuelles ou des cellules individuelles, mais des fonctions des réseaux - comment les collections de protéines dans la cellule et les collections de cellules du système immunitaire ou du cerveau fonctionnent ensemble. C'est comme dans les sciences de l'information - ce n'est pas le bit individuel, c'est le circuit intégré. En biologie, ce seront des voies et des réseaux.

TR : Et que signifiera cette meilleure compréhension des voies et des réseaux en termes de développement de thérapies ?

SCHULTZ : Par exemple, si vous voulez des thérapies pour la cognition, il n'est peut-être pas suffisant de comprendre la fonction d'une protéine individuelle ou même d'une cellule individuelle, vous devez comprendre comment ces cellules fonctionnent ensemble. La mémoire n'est pas associée à un seul neurone. Il est associé à un réseau. Une fois que nous commençons à comprendre les voies et les réseaux, nous pouvons en théorie créer des thérapies qui modulent les activités qui affectent rationnellement les propriétés de l'ensemble du réseau.Nous devrions devenir beaucoup plus efficaces dans le développement d'agents thérapeutiques.

TR : Et acquérir la capacité d'assumer différents types de fonctions ?

SCHULTZ : Exactement. Le système immunitaire est un autre exemple. Si vous commencez à comprendre comment toutes les différentes cellules fonctionnent ensemble dans l'asthme, l'inflammation ou le rejet d'organe, vous pouvez devenir beaucoup plus sophistiqué dans le développement de thérapies. La même chose est vraie dans le cancer. La plupart des médicaments que nous utilisons aujourd'hui pour tuer le cancer le font en ciblant essentiellement les cellules à division rapide. Ce n'est pas une approche très sophistiquée. Au fur et à mesure que vous commencez à mieux comprendre en quoi les cellules cancéreuses sont différentes d'une cellule normale, vous devriez être en mesure de développer des médicaments plus sélectifs.

TR : Je comprends de ce que vous dites qu'il y a encore un long chemin à parcourir pour comprendre ces bio-réseaux.

SCHULTZ : C'est un problème difficile parce que vous devez comprendre la fonction de protéines individuelles avant de pouvoir comprendre comment elles fonctionnent ensemble. Si vous regardez une voiture et que vous voulez comprendre comment elle fonctionne, vous regardez les cylindres, les pistons, les soupapes, les bougies d'allumage et une fois que vous comprenez ce que chacun d'eux fait, alors vous pouvez commencer à voir comment ils fonctionnent tous. ensemble. C'est la même chose ici. Vous devez examiner les fonctions des protéines individuelles dans une cellule, puis vous pouvez commencer à comprendre comment elles fonctionnent ensemble.

TR : À ce stade, il est encore à peu près à regarder…

SCHULTZ: …les bougies. Et le problème est que nous n'avons même pas la liste complète des pièces. Nous collectons toujours la liste de toutes les pièces, pendant que nous essayons de comprendre ce qu'elles font individuellement. Le niveau suivant consiste à comprendre comment toutes les pièces fonctionnent ensemble. C'est l'analogie avec la cellule. Et puis vous partez de la cellule individuelle - il y a des milliards de neurones dans le cerveau - pour comprendre comment toutes ces cellules travaillent ensemble pour former un organe. L'objectif est de comprendre la vie au niveau moléculaire. Et si tel est l'objectif, les chimistes devront jouer un rôle clé.


Pourquoi utilisons-nous des souris dans les laboratoires ? - La biologie

Les modèles animaux ont été des outils essentiels depuis les premiers jours de la découverte scientifique. Aujourd'hui, ils sont indispensables dans la recherche biomédicale et contribuent à notre compréhension des fonctions des gènes, de l'étiologie et des mécanismes de différentes maladies, ainsi que de l'efficacité et des toxicités des médicaments et des produits chimiques. Les génomes des principaux organismes modèles ont été séquencés, vérifiant un niveau élevé de conservation génétique parmi les organismes modèles et les humains.

Labome étudie la littérature pour les instruments et les réactifs. Labome a étudié les publications officielles citant des modèles animaux pour fournir un aperçu des modèles animaux dans les publications (tableau 1). Les résultats de l'enquête indiquent que la souris est l'animal de laboratoire largement préféré. Les souches de souris et de rat les plus largement utilisées sont les souris C57BL/6, les souris BALB/c, les rats Sprague-Dawley et les rats Wistar. D'autres souches, telles que les souris A/J, les souris CD1 et les souris ICR, ont également été utilisées. La majorité de ces animaux sont fournis par quatre grands fournisseurs, The Jackson Laboratory, Charles River Laboratories, Taconic Biosciences et Harlan Laboratories. Les modèles animaux susmentionnés sont utilisés pour la recherche en immunologie, oncologie, physiologie, pathologie et, de plus en plus, en neurosciences. Certains des modèles de souris intéressants sont discutés plus loin dans cet article.

animal souche le fournisseur nombreréférence
Souris C57BL/6 Le laboratoire Jackson 101 [1, 2]
Rivière Charles 30 [3]
Biosciences taconiques 17 [4, 5]
Laboratoires Harlan 10
BALB/CLe laboratoire Jackson 15 [6, 7]
Rivière Charles 12 [8]
Biosciences taconiques 5
Laboratoires Harlan 3
CD-1 14 [9, 10]
SCID 10 [11, 12]
UN J 4
rat Sprague-Dawley 16 [2, 13]
Wistar 9 [14, 15]
Long Evans 3 [14, 16]

Albinisme des rongeurs de laboratoire: La majorité des rongeurs de laboratoire sont des albinos, en raison d'une mutation commune du gène de la tyrosinase chez toutes les souches de rats albinos de laboratoire [17] et dans au moins certaines des souches de souris albinos [18]. La tyrosinase est l'enzyme limitant la vitesse de production du pigment mélanique. La prévalence de l'albinisme chez les rongeurs de laboratoire est due au fait que bon nombre des premières souches établies étaient albinos, et l'albinisme est également un marqueur de sélection facile dans les premiers jours.

Taper 2018 2015 2010 2000
Souris, souches consanguines 30192 29504 24403 11739
Souris, transgéniques 13781 15653 14380 5739
Souris, KO 8876 9742 9182 3400
Souris, congéniques 18 28 111 44
Souris, aucune de ces réponses * 33085 34528 30080 16308

Les souris sont le modèle animal le plus fréquemment cité dans les publications biomédicales (tableau 1). La plupart des publications recensées par Labome citaient diverses souches de souris (ainsi que des rats, et parfois des lapins, des furets, des cobayes et des macaques rhésus). Les tableaux 2 et 3 répertorient le nombre d'articles annotés avec des en-têtes de sujets médicaux spécifiques (MeSH) ou des paramètres de recherche liés aux souris dans la base de données PUBMED. Il est clair que la recherche menée sur des modèles murins continue d'être une partie importante de nos efforts de recherche et de nos connaissances collectives, même avec les efforts en cours pour remplacer les tests sur les animaux par des modèles de culture cellulaire ou des prédictions informatiques, en particulier pour les études toxicologiques [19].

La prévalence des modèles de souris dans la recherche biomédicale n'est pas surprenante étant donné que les souris nécessitent des soins relativement peu coûteux, se reproduisent rapidement et ont une grande similitude génétique avec les humains. Les technologies, telles que les méthodes transgéniques, ont été très bien développées dans des modèles murins pour étudier la génétique et les fonctions de gènes spécifiques. Des modèles murins de nombreuses maladies humaines ont également été développés pour faire avancer les études sur la pathogenèse des maladies et pour évaluer l'efficacité et la toxicité de divers médicaments candidats. Cependant, les souris de laboratoire sont généralement élevées dans des installations anormalement hygiéniques qui diffèrent des environnements riches en agents pathogènes des populations libres de souris et/ou de souris d'animalerie. Ces dernières souris ressemblent davantage aux humains en termes de traits immunitaires [20]. Rosshart SP et al ont implanté des embryons C57BL/6 dans des souris sauvages pour produire une nouvelle colonie de souris C57BL/6 ("sauvages") qui ont conservé le microbiote naturel et les agents pathogènes [21]. Malgré cela, la faible variation et les attributs utiles décrits ci-dessus ont fait des modèles de souris un outil inestimable pour faire avancer le progrès biomédical.

souches 2018 2015 2010 2000
C57BL 19807 18944 14961 5437
BALB/c 8186 7913 7052 4230
RIC 1411 1476 1258 709
HOCHEMENT 1047 1207 651 247
C3H 258 402 642 862
DBA 280 362 457 496
ABC 156 225 349 566
Chauve 93 110 127 87
LMR lpr 60 77 70 115
NZB 17 30 56 55
AKR 8 19 46 79
UNE 9 25 65 103
CFTR 3 15 21 5
SENCAR 0 1 6 18

Les souches consanguines, les souris transgéniques et congéniques avec des antécédents consanguins sont des modèles de souris couramment utilisés. Une souche consanguine est définie comme une souche qui a connu au moins 20 générations d'accouplement entre frères et sœurs (ou son équivalent), ce qui rend les animaux de la même souche consanguine effectivement génétiquement identiques. Les souris transgéniques présentant des mutations particulières d'intérêt sont relativement simples à produire avec des méthodes modernes de génie génétique comme l'injection de vecteurs de ciblage ou CRISPR. Une fois produites, ces mutations d'intérêt doivent fréquemment être croisées dans une lignée congénique. Les souches congéniques, qui introduisent un trait particulier ou une mutation dans un arrière-plan à prédominance consanguine, sont obtenues par des rétrocroisements répétés de la mutation d'intérêt dans une souche d'arrière-plan consanguine généralement pendant au moins 10 générations.

Les souches de souris les plus citées sont C57BL/6, BALB/c, CD-1, SCID et A/J (tableau 4). Seul CD-1 est une souche non consanguine. Ci-dessous, nous discutons brièvement de chacune de ces souches.

soucheprincipales caractéristiquesavantagesapplications principales
C57BL/6 consanguin, noir stabilité de la souche, reproduction facile modèles physiologiques ou pathologiques pour in vivo expériences, souche de fond pour transgéniques et congéniques
BALB/c consanguin, albinos, immunodéficient reproduction facile, sujette aux tumeurs production d'hybridomes et d'anticorps monoclonaux, modèles de recherche pour le traitement du cancer et l'immunologie.
CD-1 non consanguin, albinos variabilité génétique clonage positionnel, sélection génotypique, tests toxicologiques (discutable)
CB17 SCID consanguin, albinos pas de cellules T et B, transplantation tumorale modèle animal immunodéficient pour tester de nouveaux traitements contre le cancer et comme hôtes pour les tissus du système immunitaire humain.

Les souris C57BL/6, également appelées "C57 black 6" ou simplement "Black 6" ou en abrégé "B6", présentent les avantages de la stabilité de la souche et de la facilité de reproduction. Il s'agit également de la première souche de souris dont le génome a été entièrement séquencé en 2002, peu après le génome humain. L'International Mouse Phenotyping Consortium IMPC [22], lancé en septembre 2011, vise à cataloguer la fonction de chaque gène de souris dans cette souche grâce à des technologies knock-out.

L'utilisation de souris C57BL/6 consiste en trois approches principales qui se chevauchent. Premièrement, ils servent fréquemment de modèles physiologiques ou pathologiques pour in vivo études. Par exemple, Strickley JD et al ont étudié l'immunité des souris contre les papillomavirus commensaux en utilisant C57BL/6 et d'autres souris [23]. Szőnyi A et al ont utilisé des souris C57Bl/6J de type sauvage et transgéniques (ChAT-iRES-Cre, CRH-iRES-Cre, vGAT-iRES-Cre, vGAT-iRES-Cre::Gt(ROSA26)SorCAG/tdTomato) pour étudier le rôle des cellules GABAergiques du noyau incertus du tronc cérébral dans la formation de la mémoire contextuelle [24]. Zott B et al ont étudié les effets des dimères peptidiques bêta-amyloïdes sur la suppression de la recapture du glutamate et de l'hyperactivation neuronale chez des souris de type sauvage C57BL/6N et des modèles de maladie d'Alzheimer [25]. De plus, en 2015, à l'aide de souris C57BL/6, les chercheurs ont découvert des vaisseaux lymphatiques du système nerveux central [26]. Deuxièmement, ils sont souvent appliqués pour construire des modèles de souris transgéniques, tels que ceux avec la protéine fluorescente verte photoactivable (PA-GFP) [27]. De nombreuses lignées transgéniques de ce type sont ensuite utilisées pour la in vivo études qui viennent d'être mentionnées. Troisièmement, les souris C57BL/6 sont souvent utilisées comme souche de fond pour la génération de congénères avec des mutations à la fois spontanées et induites. Cependant, des précautions doivent être prises car des sous-lignées spécifiques peuvent héberger des variantes génétiques, ce qui peut introduire des complications dans toute étude de ciblage génique, comme indiqué dans le cas de C57BL/6NHsd [28].

En raison de sa popularité, plusieurs sous-souches de C57BL/6 ont été établies. Il est important de savoir avec quelle sous-souche vous travaillez car d'importantes variations génétiques et phénotypiques existent entre elles [29]. Les sous-souches C57BL/6 courantes incluent C57BL/6J (maintenu au Jackson Laboratory) et C57BL/6N (établi au National Institute of Health). L'IMPC a sélectionné des cellules souches embryonnaires de C57BL/6N [30, 31], tandis que le Mouse Genome Sequencing Consortium [32] et Allen Brain Atlas [33] ont utilisé C57BL/6J. Les sous-souches présentent des différences phénotypiques [34, 35], et certaines des variations génétiques sous-jacentes ont été identifiées [34, 36]. Par exemple, une mutation non synonyme de sérine en phénylalanine (S968F) dans la protéine d'interaction cytoplasmique FMRP 2 (Cyfip2), présente dans la sous-souche C57BL/6N et non dans la sous-souche B57BL/6J, est responsable d'une réponse aiguë et sensibilisée plus faible à la cocaïne et méthamphétamine observée dans la sous-souche [36].

La plupart des sous-souches C57BL/6 sont "génétiquement supprimées de l'une des enzymes antioxydantes mitochondriales les plus importantes, la transhydrogénase (gène NNT), en raison d'une délétion naturelle dans les exons de ce gène qui empêche complètement l'expression de la protéine [34, 37] " , et la mutation est responsable de la clairance du glucose altérée et des taux de glucose au repos légèrement plus élevés que les souches avec Nnt de type sauvage telles que C57BL/6NJ [38]. Les souris C57BL/6J avec la mutation Nnt ont une durée de vie normale, ne sont pas diabétiques et présentent une réponse normale à l'obésité induite par le régime (de Jackson Laboratories).

Les souris hybrides, telles que B6C3, un croisement entre les femelles C57BL/6J (B6) et les mâles C3H/HeJ (C3), gagne en popularité. Les souris hybrides sont génétiquement hétérozygotes et ont tendance à servir de fond à certaines mutations délétères. Holth JK et al ont utilisé des souris Jackson Laboratory B6C3F1/J (#100010) et des souris B6C3 tau P301S (#008169) pour étudier le niveau de tau dans le liquide interstitiel du cerveau de souris pendant le cycle veille-sommeil [39].

Parmi les articles recensés par Labome, un pourcentage important cite la souche de souris C57BL/6. Il est probable que la souche C57BL/6 continuera d'être la souche préférée, en raison du fait que son génome a été séquencé, grâce à l'effort concerté d'analyse fonctionnelle des gènes par l'IMPC et à d'autres efforts systématiques tels que la construction de connectome [40]. Alors que l'avantage d'utiliser une souche "standard" dans la recherche est évident, des questions intéressantes ont été soulevées concernant les inconvénients d'une telle pratique, voir The Trouble With Black-6.

Des souris C57BL/6 de type sauvage, congéniques et transgéniques/knockout du Jackson Laboratory (C57BL/6J) ont été utilisées pour étudier, par exemple, l'épuisement transitoire du microbiote [41], la mémoire innée des cellules myéloïdes aux molécules du CMH non-soi [5] , l'effet des régimes riches en sel sur l'hyperphosphorylation tau dans le cerveau et la démence [42], l'induction de facteurs de transcription dans les neurones par dépolarisation [43], le rôle des cellules GABAergiques du noyau incertus du tronc cérébral dans la formation de la mémoire contextuelle [24], la neurogenèse dans la prostate cancer [44], thrombose veineuse et NETose [45], hôtes receveurs pour transfert adoptif [46], rôle de la synaptotagmine-3 dans l'endocytose et la force synaptique [47], neurodégénérescence de l'alpha-synucléine dans la maladie de Parkinson [48]. Lorsqu'elles sont croisées avec des souris ayant un gène floxé, les souris transgéniques C57BL/6J nestin-Cre du laboratoire Jackson peuvent être utilisées pour obtenir une inactivation conditionnelle du gène dans le système nerveux [49]. Les souris ROSA26R(EYFP) avec un fond de C57BL/6 sont couramment utilisées pour indiquer l'expression de Cre [50]. Chopra S et al ont rétrocroisé des souris Vav1 cre et CD11c cre avec d'autres souris floxées pour générer des knock-outs conditionnels dans les leucocytes ou les cellules dendritiques, respectivement [51]. Rosshart SP et al ont utilisé des souris SPF C57BL/6 du Jackson Laboratory pour étudier le microbiote et les réponses immunitaires de souris de laboratoire nées de souris sauvages [21].

Charles River Laboratories (également sa coentreprise Vital River en Chine) est un autre fournisseur important de souris C57BL/6. Comme avec C57BL/6J, les souris Charles River C57BL/6 (C57BL/NCrl) ont été utilisées pour étudier un large éventail de sujets en biologie. Cela a inclus des modifications des histones au cours de la transition parent-zygotique humaine [52], le rôle de la synaptotagmine-3 dans l'endocytose et la force synaptique [47], et l'afflux de liquide céphalo-rachidien pendant l'ischémie [3].

Des souris C57BL/6 de Taconic (C57BL/6NTac) ont été utilisées pour étudier la mémoire innée des cellules myéloïdes aux molécules du CMH non-soi [5], le microbiote et les réponses immunitaires de souris de laboratoire nées de souris sauvages [21], la fonction des lysosomes et l'homéostasie des macrophages [21]. 53], l'implication de la rapamycine via la perturbation de mTORC2 dans la résistance à l'insuline [54] et le microbiote cutané [55]. Hang S et al ont étudié des souris C57BL/6NTac avec des bactéries filamenteuses segmentées de Taconic Bioscience [56]. Ciccone R et al ont utilisé des souris Tg2576 et des compagnons de portée WT de Taconic, comme modèle de la maladie d'Alzheimer pour étudier l'hyperactivité neuronale [57].

Des souris Harlan Laboratories C57BL/6 ont été utilisées pour étudier le mécanisme de régulation de la différenciation des cellules T [58].

Wang L et al ont acheté des souris C57BL/6 à Joint Ventures Sipper BK Experimental Animal à Shanghai, en Chine, pour étudier la réponse immunitaire innée contre l'ADN viral nucléaire [59]. Persson EK et al ont utilisé des souris C57BL/6 (âgées de 6 à 7 semaines) de Janvier Labs à Saint-Berthevin, France pour étudier les cristaux de Charcot-Leyden [60]. B de Laval et al ont obtenu des souris CD45.2 de Janvier [61]. Noda S et al ont transplanté des cellules souches de pulpe dentaire primaire humaine dans les cavités osseuses calvariales de souris C57BL/6JJcl obtenues de CLEA Japan [62]. Dominy SS et al ont obtenu des souris femelles BALB/c exemptes d'agents pathogènes spécifiques (SPF) d'Envigo pour étudier Porphyromonas gingivalis dans les cerveaux atteints de la maladie d'Alzheimer [63]. Moro A et al ont isolé des fibroblastes dermiques pour des tests sur gel de fibrine 3D de souris Envigo C57BL/6 afin d'étudier le rôle des microARN dans l'hémostase de la rigidité tissulaire [64]. Les animaleries académiques ou nationales sont également des fournisseurs. Des souris C57BL/6J des deux sexes des colonies de rongeurs âgés du NIA ont été utilisées pour étudier l'implication du rétrotransposon L1 au cours de la sénescence cellulaire [65].

BALB/c est une souche de souris consanguine albinos immunodéficientes. Les souris BALB/c ont les caractéristiques d'une reproduction facile et de variations de poids minimales entre les mâles et les femelles. Alors que les souris BALB/c servent de modèle animal à usage général, cette souche est largement utilisée pour la production d'hybridomes et d'anticorps monoclonaux, par exemple, pour la génération d'anticorps anti-neuropiline-1 [7], d'anticorps anti-trptase [66], et d'autres [67], et sont particulièrement utiles pour la recherche en cancérologie et en immunologie. Il est à noter que l'incidence des tumeurs mammaires chez les souris BALB/c est faible, mais elles sont très sensibles aux agents cancérigènes et peuvent développer des tumeurs pulmonaires, des néoplasmes réticulaires, des tumeurs rénales et d'autres cancers. De plus, l'injection d'huile minérale peut facilement induire des plasmocytomes dans la souche BALB/c.

Des exemples de recherche avec des souris BALB/c incluent l'examen de l'immunité antiplasmodium chez les moustiques [68], démontrant que la réponse de l'hôte au virus de la grippe A est modulée par la nouvelle protéine PA-X [69] et étudiant l'efficacité de l'anticorps CR8020 contre le groupe 2 virus grippaux chez les souris BALB/c de Charles River [70]. Des souris Charles River BALB/c ont été utilisées pour effectuer une infection parasitaire afin d'étudier l'immunité antiplasmodium chez les moustiques [68].

Une application courante de BALB/c, comme avec C57BL/6, est de servir de souche de fond pour diverses études de déficience génique/knockout.

Comme indiqué ci-dessus, les souris BALB/c jouent un rôle important dans la recherche oncologique. Par exemple, Mauffrey P et al ont utilisé Balb/c nu/nu des laboratoires Charles River pour étudier la neurogenèse dans le cancer de la prostate [44]. Besse A et al ont étudié l'inhibition du protéasome chez des souris Balb/c femelles du même âge de Charles River pour optimiser le traitement du myélome multiple avec des inhibiteurs du protéasome individuels [71]. Yi W et al ont réalisé des xénogreffes sous-cutanées en utilisant des souris athymique nude (Nu/Nu) de Charles River Laboratories pour montrer que la fusion FGFR-TACC s'est produite chez des patients GBM spécifiques [72] et ont étudié le rôle de la glycosylation de PFK1 dans la croissance des cellules cancéreuses à l'aide de Charles River Laboratories. souris nude [73]. Kessler JD et al ont démontré que le cancer dépendant de Myc a besoin de SUMOylation pour la tumorigenèse en effectuant des xénogreffes de lignées cellulaires de cancer du sein en utilisant des souris Foxn1-nu nues athymiques femelles Harlan Labs [74].

Un autre modèle de souris couramment utilisé est la souris albinos CD-1. Alors que les souris C57BL/6 et BALB/c sont des souches consanguines pour établir l'homogénéité génétique, les souris CD-1 se distinguent parmi les souris de recherche les plus couramment utilisées en tant que souche non consanguine (remarque : les souris consanguines sont appelées souches, tandis que les souris non consanguines sont appelés stocks). La variabilité génétique dans de tels modèles animaux de recherche non consanguins peut être un avantage dans le clonage positionnel de loci de caractères quantitatifs et la sélection phénotypique ou génotypique de caractères particuliers. Cependant, l'utilisation de stocks non consanguins comme CD-1, dans des domaines de recherche tels que la toxicologie (tests de sécurité et d'efficacité), le vieillissement et l'oncologie a été évaluée de manière critique et peut ne pas être bénéfique dans de nombreux cas [75].Par exemple, Luther A et al ont mené des études pharmacocinétiques, de toxicité et d'efficacité in vivo d'antibiotiques candidats chez des souris CD-1 [76].

Plusieurs publications ont utilisé des souris CD-1, de Charles River Laboratories [10, 77] ou Harlan [9]. Labonté B et al ont étudié le rôle régulateur d'un nouveau lncRAN MAALIN sur les comportements impulsifs et agressifs chez la souris CD-1 [77]. Patzke C et al ont obtenu une culture primaire d'hippocampe ou d'astrocytes à partir de souris de type sauvage CD1 nouveau-nées des laboratoires Charles River [78].

La souris CB17 SCID (SCID signifie déficit immunitaire combiné sévère) est une souche albinos avec une mutation SCID spontanée. La mutation empêche le développement et la maturation des cellules T et B. Cependant, les souris SCID ont des cellules NK, des macrophages et des granulocytes normaux. Ils partagent la même apparence que les souris normales. En raison de la mutation SCID, le taux de réussite de la transplantation de tumeur humaine est très élevé (même supérieur à celui des souris nudes), ce qui en fait un modèle animal immunodéficient précieux pour tester de nouveaux traitements contre le cancer, par exemple [11], et en tant qu'hôtes pour l'homme. tissus du système immunitaire.

Eaton JK et al ont déterminé les propriétés pharmacocinétiques

de l'inhibiteur de la protéine GPX4, JKE-1674, chez des souris SCID des Laboratoires Janvier [79].

La souris A/J est un autre modèle albinos commun, avec des caractéristiques uniques telles qu'une dystrophie musculaire progressive tardive et une fente palatine congénitale induite par l'hormone corticosurrénale. Il a également une incidence élevée d'adénomes pulmonaires spontanés, qui peuvent facilement se développer en réponse à des agents cancérigènes.

Labome a identifié 4 publications utilisant des souris A/J comme modèles animaux (tableau 1). Takeda K et al ont utilisé des souris A/J dans leur étude du rôle de l'apoptose médiée par le récepteur de la mort 5 dans la maladie hépatique cholestatique [80]. Des souris A/J ont été utilisées par Losick VP et al pour étudier le rôle d'un allèle Naip5 hémidominant dans l'immunité [81], par Sanders CJ et al pour montrer le rôle de la flagelline dans l'immunité adaptative [82], et par Neunuebel MR et al. pour étudier la modulation SidD de la dé-AMPylation de Rab1 dans L. pneumophila infection [83].

Les souris ICR, également une souche albinos, sont originaires de Suisse et ont été sélectionnées par le Dr Hauschka pour créer une lignée de souris fertile. Ce stock non consanguin a été nommé d'après l'Institute of Cancer Research aux États-Unis [75, 84]. Les souris ICR sont caractérisées par une nature docile, une productivité élevée, un taux de croissance rapide et une faible incidence de tumeurs spontanées [85]. Les principaux fournisseurs de souris ICR sont Taconic et Japan SLC. Les souris ICR sont un modèle polyvalent, utilisé notamment en toxicologie, neurobiologie, oncologie, épidémiologie, infection, pharmacologie, mais aussi dans les tests de sécurité des produits. Nagamatsu G et al ont obtenu des ovaires embryonnaires et nouveau-nés de souris ICR pour étudier la dormance des ovocytes immatures dans les follicules primordiaux [86]. Luther A et al ont testé la tolérance in vivo d'antibiotiques candidats chez des souris ICR [76].

D'autres souches de souris telles que les souris FVB/N de Charles River [23, 87], PWK/PhJ de Jackson Laboratory [52], les souris nude NMRI [88] et les souris Swiss Webster (SW) [89, 90], sont également utilisées. en recherche biomédicale.

Les souris (et les rats) génétiquement définies et génétiquement modifiées sont largement utilisées dans la recherche pour étudier la fonction de gènes spécifiques et pour servir de modèles expérimentaux pour différentes maladies humaines. Des milliers de telles souches sont disponibles, avec une myriade d'altérations génétiques, de sélections de souches et d'applications potentielles. Les souris présentant d'autres altérations génétiques, telles que les lignées de souris reporter fluorescentes [91, 92], sont également largement utilisées.

Des différences existent entre les différents modèles de souris et il est important d'être conscient de cette variation. Par exemple, la différence de comportement entre les souches/stocks de souris est courante. Les souris C57BL/6 et Swiss Webster avaient des niveaux de sociabilité différents [93] et réagissaient différemment aux lésions graves de la moelle épinière [94]. Le maléate de dizocilpine (MK-801) a montré des effets différentiels sur les lésions neuronales cérébrocorticales chez les souris C57BL/6J, NSA et ICR [95]. Des différences de performances significatives entre deux souches de souris albinos non consanguines, ICR et CD1, ont été observées dans les tâches cognitives. ICR souffre d'une grave déficience visuelle rendant ce stock difficile à utiliser dans le labyrinthe aquatique de Morris qui nécessite une bonne perception visuelle. CD1 ne souffre pas d'une vision gravement altérée mais, de la même manière que la souche ICR, les souris CD1 présentent une diminution du gel dans toutes les phases du conditionnement de la peur dépendant du contexte [96]. De plus, les souris ICR provenant de différentes sources peuvent donner lieu à des résultats de recherche différents, voire contradictoires [97].

Un autre rongeur, le rat (Rattus norvegicus), est le deuxième modèle animal le plus cité utilisé dans la recherche biomédicale. Comparés aux souris, les rats sont plus gros, généralement plus agressifs et plus résistants à diverses affections. Sprague-Dawley et Wistar sont les deux modèles de rats les plus fréquemment utilisés. Semblables à la plupart des modèles murins courants, ces deux souches de rats sont albinos. D'un autre côté, les deux modèles de rats sont des souches non consanguines tandis que les souris les plus couramment utilisées sont des souches consanguines.

Le rat Sprague-Dawley est une souche hybride albinos avec une tête longue et étroite. Il a un taux de reproduction élevé et une faible incidence de tumeurs spontanées. Son tempérament calme et sa manipulation facile sont des caractéristiques bienvenues à la fois pour les scientifiques et les techniciens de laboratoire animalier. La plupart des publications étudiées par Labome en utilisant des rats Sprague-Dawley comme modèles animaux provenaient de Charles River, par exemple [98].

Les rats Sprague-Dawley sont largement utilisés dans la recherche neurobiologique. Brigidi GS et al ont isolé des cellules neuronales hippocampiques de rats P0 Sprague-Dawley de Charles River [43].

L'investigation pathologique est un autre domaine dans lequel les rats Sprague-Dawley sont fréquemment utilisés. Lundby A et al ont injecté un facteur de croissance épidermique à des rats Sprague-Dawley de Charles River pour étudier la phosphorylation de la tyrosine dans les poumons [99].

Le rat Wistar est un autre animal modèle albinos hybride commun. Il a l'honneur d'être le premier stock de rats développé pour servir d'animal modèle. Les sous-souches de rats Wistar : Wistar Hannover (Han/Wistart) et Wistar Unilever (WU) rats sont consanguines tandis que Wistar Kyoto et Wistar Furth sont des souches consanguines. Les rats Sprague-Dawley étaient dérivés du rat Wistar.

MC Silva et al ont étudié la pénétration dans le SNC d'un inhibiteur de la kinase mTOR ATP-compétitif AZD2014 chez des rats mâles Han Wistar achetés auprès de Vital River [100]. Eaton JK et al ont isolé des hépatocytes de rats Han/Wistar pour caractériser les propriétés pharmacocinétiques des inhibiteurs de GPX4 [79]. Duncan A et al ont obtenu des rats Wistar de Charles River pour étudier le rôle du TCF7L2 habénulaire dans le lien entre la dépendance à la nicotine et le diabète [15].

Le Jackson Laboratory, fondé par Clarence Cook Little, qui a produit la souche de souris consanguine C57BL, entre autres, est le fournisseur d'animaux murins expérimentaux le plus cité. Plus de 11 000 souches de souris sont disponibles auprès du Jackson Laboratory. Il maintient également une ressource intégrée d'informations sur la souris. Il a distribué 3,0 millions de souris à plus de 1900 institutions dans 75 pays (site Web du Jackson Laboratory).

Le Jackson Laboratory est la principale source de souches de souris courantes telles que les souches de souris C57BL, BALB/c et de rats, et de souches moins courantes telles que FvB/NJ [101] et 129 X1/SvJ [70].

En outre, de nombreuses souches de souris congéniques et transgéniques provenaient également du Jackson Laboratory, telles que hAPP-J20 [102], Nlrp3−/− et Casp1−/− [103], les souris APP/PS1 [104], les souris NSG ( NOD-SCID-IL2R gamma chain-deficient [6, 105, 106], Rag1-/- [107], modèle trisomie 21 Ts65Dn [108], lineage-tracing R26YFP [109], Rag2-/- [110], Xpc −/− et Cd8−/− [23], Rosa26LSL-spCas9-eGFP (026175), ChAT-Cre (006410), ChATDW167 TRAP (030250), BAT-GAL (00531) et ROSA-tdTom (007914) [15] , souris NSG-SGM3 [66], lignées reporter fluorescentes Rosa26 LSL-N1ICD-IRES-nEGFP, Rosa26LSL-ZsGreen (Ai6), Rosa26LSL-tdTomato (Ai9) [91], lignées de souris reporter Ai9 et Ai96 [92], Apoe− souris /− [111], souris TLR2−/−, mtCATtg et Duox2−/− [112], souris knock-out Syt3 et Syt6 et souris knock-in à mutation quadruple ciblée Syt5 et Syt10 (code commande 008413) [47] .

Charles River fournit des animaux de recherche depuis plus de 70 ans. C'est un fournisseur de modèles de souris et de rats, ainsi que d'autres modèles de mammifères. C'est un fournisseur important pour les souches courantes comme Rag1−/− [113], FVB [23], C57BL [47, 113], BALB/c [44, 113], et d'autres souches comme les souris Swiss-Webster [90], Souris nude NMRI [88]. En outre, il a fourni la plupart des souches de souris et de rats CD-1, par exemple Sprague Dawley [13], Long Evans [114] et Wistar [15], parmi les publications étudiées.

Taconic Biosciences fournit des rats et des souris génétiquement définis depuis 60 ans. En plus des souches courantes comme C57BL, Taconic a fourni des souris Tg2576 [102], des souris LysMgfp/gfp [115], des souris 129S6.Cg-Tg(APPSWE)2576Kha N20+ [42], des souris Swiss Webster sans germes [116] et Rats Long Evans [16].

Sa célèbre installation d'élevage, la ferme Sprague-Dawley à Madison, dans le Wisconsin, où la souche de rat homonyme, le rat Sprague Dawley, a été initialement élevée, fait maintenant partie de Harlan. Harlan fournit des souris nude Hsd [117], un rat Dark Agouti [118], des souris C57BL [58], une souris FVB [119], une souris athymique nude Foxn1-nu [74] et des souris SJL/J [120].

D'autres fournisseurs incluent des agences gouvernementales telles que le NCI Mouse Repository [121] et le RIKEN BioResource Research Center [3], des organisations comme DKFZ animal facility [88], UC Davis Mutant Mouse Resource & Research Center [113, 122], University of Alabama at Animalerie de Birmingham (UAB) [123], Frederick Cancer Center / National Cancer Institute, NIH [44, 123] et des fournisseurs commerciaux comme Animal

Resources Center [6], Janvier Laboratories [79] (NOD-SCID [103] ), Envigo [63, 64, 124], Japan Shimizu Laboratory Supplies [16] et SLC [14, 86]. Des entreprises telles que GenOway (souris knockin VISTA humaines [113] ) peuvent également générer des animaux transgéniques à la demande.

IMSR est une collaboration d'une douzaine de référentiels internationaux de souris, contenant des informations sur 56 886 souches et 231 033 lignées cellulaires EC en septembre 2019. Par exemple, voici 130 souches pour le gène p53 de souris. Le site Web est soutenu par une subvention du NIH.


Biotechnologie animale

Les animaux sont utilisés de plusieurs manières en biotechnologie. Les animaux dans les laboratoires de recherche nous aident à mieux comprendre la biologie et servent de systèmes de tests biologiques. D'autres animaux et produits d'origine animale sont utilisés pour soutenir la recherche en fournissant des produits qui aident les techniciens à développer des cellules, des virus et des microbes en culture. Les biotechnologues utilisent également des animaux pour produire des anticorps. Les anticorps sont des protéines produites par le système immunitaire qui sont utilisées de plusieurs façons en biotechnologie.

Dans la recherche, les mouches des fruits, les souris et les rats génétiquement modifiés sont également utilisés pour nous aider à comprendre la relation entre les gènes et la maladie. Les poissons zèbres sont particulièrement importants dans la recherche médicale en fournissant des informations sur la santé et le développement humains et animaux. Les lapins et les souris sont fréquemment utilisés pour produire les anticorps que nous utilisons pour détecter diverses molécules.

De nombreux animaux aident également en servant de modèles de maladie. Si un animal contracte une maladie similaire à celle des humains, nous pouvons utiliser cet animal pour tester des traitements. Les animaux sont souvent utilisés pour nous aider à comprendre comment les nouveaux médicaments fonctionneront et s'ils seront ou non sans danger pour les humains et efficaces dans le traitement des maladies.

En agriculture, des méthodes biotechnologiques telles que les tests génétiques sont utilisées pour identifier les meilleurs animaux pour la production de lait ou de viande et pour trouver les animaux les plus résistants aux maladies. La biotechnologie est également utilisée pour augmenter la production de produits d'origine animale tels que le lait ou la viande. et nous pouvons travailler avec les animaux pour améliorer la production de viande et de lait, et produire des produits tels que des médicaments de manière plus rentable.

Les propriétaires d'animaux bénéficient également de la biotechnologie animale. Les services de tests ADN aident les éleveurs de chiens à sélectionner les chiens qui sont moins susceptibles de transmettre des traits nocifs. Les propriétaires d'animaux qui adoptent des chiens dans des refuges peuvent également utiliser des tests ADN pour en savoir plus sur l'ascendance de leur chien.


La percée éclatante de la biotechnologie

Ces souris brillent parce que les scientifiques ont inséré un gène trouvé dans certaines méduses bioluminescentes dans leur ADN. Ce gène est une recette pour une protéine qui brille en vert lorsqu'elle est touchée par la lumière bleue ou ultraviolette. La protéine est présente dans tout leur corps. En conséquence, leur peau, leurs yeux et leurs organes dégagent une lumière étrange. Seul leur pelage ne brille pas.

Teru Wakayama Teru Wakayama

à Advanced Cell Technology à Worcester, Mass., ces souris attirent l'attention sur la puissance du génie génétique. Ils soulignent également l'importance de la protéine fluorescente verte, ou GFP. La protéine incandescente est maintenant un surligneur biologique largement utilisé qui aide les scientifiques à trouver et à étudier les gènes plus rapidement. Mais peu ont remarqué quand

Osamu Shimomura Osamu Shimomura

, alors scientifique à Princeton, a découvert la GFP il y a 40 ans.

Osamu Shimomura Osamu Shimomura

a remarqué pour la première fois la protéine fluorescente verte (GFP) en 1962. Au début, il s'agissait d'une simple note de bas de page dans un article scientifique sur une petite méduse bioluminescente appelée Aequoria Victoria. L'étude de la lueur de cette méduse est devenue l'œuvre de toute une vie de Shimomura.

Pendant 20 ans à partir de 1967, Shimomura a fait un pèlerinage d'été à Friday Harbor dans l'État de Washington. Avec sa femme, son fils et sa fille, il pourrait récolter plus de 3 000 méduses par jour. Sur plusieurs mois, cela pourrait représenter jusqu'à 50 000 méduses pesant au total deux tonnes et demie.

À partir de cette charge utile massive de méduses, il serait possible de purifier peut-être quelques centaines de milligrammes de protéines incandescentes pour l'étude. Une seule méduse n'a pas besoin de beaucoup de protéines émettant de la lumière pour faire briller son corps en forme de lentille.

L'Aequoria Victoria moyenne mesure trois à quatre pouces de large et a la forme d'un parapluie, avec 100 organes producteurs de lumière de la taille de graines de pavot espacés sur son bord extérieur. A l'intérieur de chaque organe, deux réactions chimiques produisent la lueur verte.

Une protéine appelée aequorine produit la lumière, par une réaction qui implique des ions calcium. Mais cette lumière est bleue. La protéine fluorescente verte absorbe ce bleu et le réémet sous la forme d'une lueur verte. Pendant des années, Aequorin a reçu la plus grande attention. Sept ans après que la GFP ait été identifiée pour la première fois, une équipe de chercheurs de Harvard l'a « découvert », sans en avoir entendu parler auparavant.

Aequorin s'est avéré utile, en particulier comme outil pour étudier les nerfs, qui utilisent les ions calcium avec lesquels il réagit. La GFP deviendrait à terme un outil essentiel que les biologistes moléculaires utiliseraient pour désigner les gènes qu'ils souhaitent étudier. Mais d'abord, le gène qui crée la protéine GFP devait être trouvé. Cela prendrait des décennies.

William Ward William Ward

Douglas Prasher Douglas Prasher

lors d'une expédition de chasse aux méduses dans les années 1980. Ward, professeur à l'Université Rutgers, avait passé une décennie à devenir l'un des experts mondiaux de la protéine fluorescente verte trouvée dans la méduse Aequoria. Prasher voulait trouver le gène qui produit la GFP.

Prasher, chercheur au Woods Hole Oceanographic Institute, connaissait déjà bien Aequoria. Il a cloné l'autre protéine incandescente de la méduse, l'Aequorin, tout en faisant ses études supérieures à l'Université de Géorgie. Mais le clonage du gène GFP s'avérerait difficile à financer et à terminer.

Après avoir cherché du financement, Prasher a décroché une subvention de trois ans de l'American Cancer Society. Il a passé les trois années à essayer de trouver une séquence génétique qui corresponde à la protéine - une tâche qui pourrait être effectuée rapidement aujourd'hui. Lorsqu'il a terminé en 1992, il n'avait plus assez de fonds pour mettre le gène dans une bactérie - un test nécessaire s'il voulait être sûr d'avoir la bonne séquence d'ADN.

Martin Chalfie Martin Chalfie

à l'Université de Columbia et

à l'Université de Californie à San Diego a fini par essayer la protéine dans d'autres organismes, en utilisant les séquences de Prasher. Chalfie est généralement crédité d'avoir popularisé la protéine. Prasher n'a pas été titularisé à l'OMSI et est passé à un domaine complètement différent.

Il est maintenant généticien des populations au Département de l'agriculture des États-Unis à Wood's Hole, Massachusetts.

Au début des années 90, un professeur de Columbia nommé

Martin Chalfie Martin Chalfie

entendu qu'un autre chercheur, Douglas Prasher, essayait de localiser le gène d'une protéine fluorescente verte (GFP) trouvée dans les méduses. Excité, Chalfie a appelé Prasher et a demandé une copie du gène.

Mais lorsque Prasher a finalement trouvé le gène après des années de recherche, Chalfie était en congé sabbatique à l'Université de l'Utah. « À l'époque, il n'était jamais au téléphone », dit Prasher. "Il avait une petite amie là-bas."

Prasher est allé de l'avant et a publié sa description du gène GFP Chalfie a trouvé cet article scientifique en travaillant avec un étudiant diplômé, et les deux chercheurs ont finalement pris contact. Prasher a envoyé à Chalfie une copie du gène séquencé.

Beaucoup doutaient que le gène GFP produise lui-même la protéine brillante. Mais quand Chalfie l'a mis dans des bactéries et leur a allumé une lumière bleue, elles ont brillé. L'article de Chalfie de 1994 sur le gène l'a popularisé en tant que marqueur génétique. Les scientifiques pourraient lier la GFP à un autre gène si ce morceau d'ADN présent dans une cellule brillerait.

Quant à la petite amie de Chalfie, un chercheur réputé sur les mouches des fruits s'appelle Tulle Hazelrigg : les deux se sont mariés et sont tous deux professeurs à Columbia. Hazelrigg a apporté sa propre contribution à la recherche sur la GFP : elle a été l'une des premières à attacher la GFP à d'autres protéines, permettant aux scientifiques de surveiller où vont les protéines individuelles dans une cellule.

La création par Martin Chalfie de bactéries qui brillaient de protéines fluorescentes vertes a fait exploser la biologie moléculaire avec une nouvelle couleur. Les scientifiques pourraient attacher le gène GFP à d'autres gènes. Au lieu d'effectuer des tests compliqués pour voir s'ils avaient réussi à insérer un gène dans un organisme, les scientifiques pourraient simplement faire briller une lumière bleue et surveiller la lueur.

"C'est comme avoir une vérification orthographique qui souligne les mots si vous avez fait une erreur", explique le professeur Rutgers Bill Ward, qui a été choqué que la bactérie de Chalfie brille. "Le reste d'entre nous savions que cela ne fonctionnerait pas", dit Ward.

D'autres protéines bioluminescentes ne s'allument que si certaines enzymes sont présentes. Mais la GFP est le mur de béton d'une molécule - elle s'incurve sur elle-même de telle sorte qu'il n'y a pas de place pour qu'une enzyme se lie. "C'est comme les pieds de quelqu'un dans les films de gangsters de Jersey où on vous donne des couvre-chaussures en béton", explique Roger Tsien, chercheur à la GFP.

Autre surprise : de nombreux gènes produisent des protéines à moitié cuites qui doivent interagir avec d'autres protéines, fabriquées par d'autres gènes, pour fonctionner. Mais ce n'est pas vrai pour GFP - il n'a pas du tout besoin d'aide.

La protéine fluorescente verte a été utilisée à l'origine pour découvrir si des gènes étaient présents. Puis

Tulle Hazelrigg Tulle Hazelrigg

, professeur à Columbia, a modifié les gènes des mouches des fruits afin que les protéines qu'elles fabriquent contiennent de la GFP. Le résultat est un peu comme attacher une lampe de poche à la tête de votre chien.Même dans l'obscurité totale, vous pouvez voir où il est.

En utilisant de telles protéines de fusion, un scientifique peut suivre exactement où une protéine se déplace dans une cellule ou dans le corps d'un animal. Dans ce cas, Hazelrigg étudiait une protéine impliquée dans la production de spermatozoïdes et d'ovules. Les points lumineux sur cette larve mâle sont les testicules de la mouche. Le reste des larves est vert à cause de la bioluminescence dans son intestin, la GFP est exprimée principalement dans les organes reproducteurs.

La création d'animaux transgéniques contenant le gène GFP est devenue de plus en plus importante. Chez la souris, par exemple, la GFP a permis la recherche sur les cellules souches adultes. Les cellules souches prélevées sur une souris et placées dans une autre peuvent être identifiées par leur lueur verte.

Les scientifiques qui souhaitent insérer une protéine fluorescente verte dans les cellules ne sont plus limités au vert. La protéine vient maintenant dans les variétés jaunes et bleues. Généralement, la GFP vue en laboratoire n'est pas la même chose que celle trouvée dans les méduses.

, professeur à l'Université de Californie à San Diego, a muté et autrement modifié le gène GFP pour produire différentes couleurs. Il a également réussi à le rendre plus lumineux. La GFP trouvée dans la méduse Aequoria produit une partie de sa lumière lorsqu'elle est touchée par la lumière ultraviolette, une partie lorsqu'elle est touchée par diverses nuances de bleu. La version de la protéine de Tsien produit toute sa lumière lorsqu'elle est frappée par une seule couleur.

GFP est un outil précieux, et le bricolage de Tsien l'a rendu plus précieux. Les eaux de la propriété intellectuelle entourant tous les travaux de GFP sont boueuses, mais les brevets de Tsien étaient suffisamment solides pour servir de fondement à une biotechnologie appelée Aurora Biosciences. Aurora a récemment été achetée par Vertex Pharmaceuticals pour près de 600 millions de dollars en actions.


Examen de laboratoire de biologie 1

Forme générale : si la variable indépendante est X et que nous effectuons une expérience dans laquelle X est varié (expliquez les détails), alors nous observerons que les variables dépendantes seront affectées de la manière suivante (indiquez de quelle manière)

- Les prédictions sont utiles lors de l'évaluation des résultats expérimentaux

- Les prédictions sont généralement formulées sous forme d'instructions "if/then"

- même effet souhaité que l'expérience précédente
-donne confiance
- peut être répété plusieurs fois

Indépendant: C'est la variable qui est intentionnellement modifiée par le chercheur. Une variable indépendante est sélectionnée qui, selon les scientifiques, affectera la variable dépendante

Réplication : le nombre de fois que l'expérience est réalisée

Taille de l'échantillon: la taille du groupe ou de la partie de l'ensemble qui est évalué. Noter: la taille de l'échantillon est par niveau de traitement et les tailles d'échantillon pour différents niveaux de traitement n'ont pas besoin d'être égales

(Remarque : un échantillon est l'unité sur laquelle une mesure est effectuée) ?

nous utilisons des statistiques pour faire des inférences sur les paramètres

nous utilisons un sous-ensemble de la population pour tirer des conclusions de l'ensemble de la population

- plus de données = plus de taille d'échantillon = plus précis

-soutenir la science avec
1. données et
2. analyse statistique

3. hypothèse
- alternative
- Nul

4. Déterminer les variables
- Indépendant
- Dépendant
- Standardisé

5. Expérience de conception
- Niveau(x) de traitement
- Traitement de contrôle
- Réplications
- Même taille (par niveau de traitement)

8. Analyse des données/Statistiques

Question posée : S'il y a plus de glands et de souris dans la forêt, y aura-t-il une densité plus élevée de tiques porteuses de la maladie de Lyme ?

Hypothèse: le nombre de tiques porteuses de la maladie de Lyme serait élevé lorsque gland la densité dans la forêt était élevée

Prédiction : si la densité de glands dans la forêt est élevée, alors le nombre de tiques porteuses de la maladie de lyme sera élevé

Variables:
IV : # de glands dans la forêt
DV : Nombre de tiques atteintes de la maladie de Lyme
Standardisé : souris retirées des parcelles

Composants de la procédure
Niveau(x) de traitement : 6
Traitement de contrôle : 3 parcelles

Réplications : 3 fois dans la même zone, indépendamment les unes des autres

3. formuler une hypothèse qui est falsifiable
**important : soyez prêt à réfuter votre hypothèse

4. hypothèse de test = expérimentation

2. Utilisez l'assignation aléatoire pour créer des groupes
contrôle les éventuelles influences dues aux caractéristiques individuelles des participants.

3. Traitez 2+ groupes différemment d'une manière
Variable indépendante (IV) = cause (manipulée)

4. Gardez tout le reste identique
l'expérimentateur contrôle l'influence possible des troisièmes variables en s'assurant qu'elles sont maintenues constantes dans tous les groupes ou conditions de l'expérience

2. Les hypothèses sont falsifiables :
une hypothèse est établie afin que les données puissent prouver que vous avez raison ou tort

Prend la forme de :
• il y a une différence
• vous énoncez la différence (meilleur/pire, plus/moins)

SD : mesure de la dispersion dans l'échantillon et nous espérons que cela représente l'écart type réel de la population

SD nous indique à quel point nos données sont dispersées autour de la moyenne En d'autres termes, à quel point nos données sont variables, cela est évident dans la façon dont les points de données sont dispersés ou regroupés. Plus l'écart type est grand, plus nos données sont variables et dispersées.

- indique la diffusion des données autour du centre de distribution

Pour calculer SD :
x barre est moyenne
xi= chaque nombre dans votre ensemble de données

c'est-à-dire (1-3)² + (2-3)² etc.
puis prendre la somme de tout

-mesure pourrait être sur n'importe quelle variable NOIR

- la plage de mesures est donnée sur l'axe X tandis que la fréquence des observations est donnée numériquement sur l'axe Y

- histogramme - pour les données continues
- graphique à colonnes - pour les données discrètes

les types:
unimodale = si les observations sont centrées sur une mesure (une bosse et un mode)

bimodal = deux bosses et (deux modes)

normal= les observations diminuent avec une fréquence égale de chaque côté du mode

pour s'assurer que la différence n'est pas due au hasard seul

assurez-vous que votre échantillon ne change pas et que l'échantillon est vraiment représentatif des données

nous nous appuyons sur une analyse statistique pour comparer mathématiquement deux populations

- même structure protéique interne de base que les flagelles eucaryotes

- ont des membranes sélectivement perméables afin que certains solutés puissent traverser la membrane facilement par eux-mêmes alors que d'autres ne le peuvent pas
-le mouvement de ces derniers solutés dépend de la présence de protéines spéciales dans la membrane de la bicouche lipidique qui permettent à la cellule de déplacer les solutés vers le bas ou contre leur gradient

les cellules maintiennent une concentration plus élevée de K+ à l'intérieur qu'à l'extérieur, mais une concentration plus faible de Na+ à l'intérieur qu'à l'extérieur

- ces cations sont importants pour diverses fonctions dans la cellule

Pourquoi la paramécie est-elle importante ? Partout dans le monde, l'activité humaine a un impact négatif sur de nombreuses espèces. même les organismes unicellulaires tels que la paramécie peuvent souffrir d'une telle activité humaine
c'est-à-dire que le ruissellement des champs agricoles peut transporter des pesticides, des sous-produits miniers, des pluies acides

-NE PAS réglez le volume en dehors de la plage du microp (par exemple, un P10 ne doit pas être supérieur à 10ul)
- vous pouvez régler le volume du microp. en déverrouillant le microp et en tournant la molette sous le piston ou en tournant le piston lui-même, puis en verrouillant la micropipette une fois le volume réglé

* assurez-vous de ne pas sortir de la plage pour atteindre le micropitter

Utiliser:
-mettre une pointe appropriée sur le microp
2. AVANT de mettre la pointe dans la solution, poussez le piston jusqu'à la première butée pour créer un vide partiel
3. tout en maintenant le piston enfoncé au premier arrêt, mettez l'embout dans la solution
4. avec la pointe sous la surface de la solution, relâchez doucement le piston. Cela va aspirer l'eau dans la pointe
5. sortir la pointe de la solution. Il devrait y avoir une solution dans la pointe


Contenu

Les souris sont utilisées dans la recherche biomédicale depuis le 17ème siècle (à partir du 30 mai 1678) lorsque William Harvey les a utilisées pour ses études sur la reproduction et la circulation sanguine et Robert Hooke les a utilisées pour étudier les conséquences biologiques d'une augmentation de la pression atmosphérique. [2] Au XVIIIe siècle, Joseph Priestley et Antoine Lavoisier ont tous deux utilisé des souris pour étudier la respiration. Au 19ème siècle, Gregor Mendel a mené ses premières recherches sur l'hérédité sur la couleur du pelage de la souris, mais son supérieur lui a demandé d'arrêter d'élever dans sa cellule des "créatures malodorantes qui, en plus, copulent et ont des relations sexuelles". [2] Il a ensuite basculé ses recherches sur les pois mais, comme ses observations ont été publiées dans un journal botanique quelque peu obscur, elles ont été pratiquement ignorées pendant plus de 35 ans jusqu'à ce qu'elles soient redécouvertes au début du 20ème siècle. En 1902, Lucien Cuénot publia les résultats de ses expériences sur des souris qui montraient que les lois héréditaires de Mendel étaient également valables pour les animaux — résultats qui furent bientôt confirmés et étendus à d'autres espèces. [2]

Au début du 20e siècle, Clarence Cook Little, étudiant à Harvard, menait des études sur la génétique de la souris dans le laboratoire de William Ernest Castle. Little and Castle a collaboré étroitement avec Abbie Lathrop qui était une éleveuse de souris et de rats de fantaisie qu'elle a commercialisés auprès des amateurs de rongeurs et des gardiens d'animaux de compagnie exotiques, et a ensuite commencé à vendre en grand nombre à des chercheurs scientifiques. [3] Ensemble, ils ont généré la souche de souris consanguine DBA (Dilue, Brown et non-Agouti) et ont lancé la génération systématique de souches consanguines. [4] La souris a depuis été largement utilisée comme organisme modèle et est associée à de nombreuses découvertes biologiques importantes des 20e et 21e siècles. [2]

Le Jackson Laboratory à Bar Harbor, dans le Maine, est actuellement l'un des plus grands fournisseurs mondiaux de souris de laboratoire, avec environ 3 millions de souris par an. [5] Le laboratoire est également la source mondiale de plus de 8 000 souches de souris génétiquement définies et abrite la base de données Mouse Genome Informatics. [6]

Le début de la reproduction survient à environ 50 jours chez les femelles et les mâles, bien que les femelles puissent avoir leur premier oestrus à 25-40 jours. Les souris sont polyestreuses et se reproduisent toute l'année, l'ovulation est spontanée. La durée du cycle oestral est de 4 à 5 jours et dure environ 12 heures, se produisant le soir. Les frottis vaginaux sont utiles dans les accouplements chronométrés pour déterminer le stade du cycle oestral. L'accouplement peut être confirmé par la présence d'un bouchon copulatoire dans le vagin jusqu'à 24 heures après la copulation. La présence de spermatozoïdes sur un frottis vaginal est également un indicateur fiable de l'accouplement. [7]

La durée moyenne de gestation est de 20 jours. Un œstrus post-partum fertile se produit 14 à 24 heures après la parturition, et la lactation et la gestation simultanées prolongent la gestation de 3 à 10 jours en raison d'un retard d'implantation. La taille moyenne des portées est de 10 à 12 pendant la production optimale, mais dépend fortement de la souche. En règle générale, les souris consanguines ont tendance à avoir des périodes de gestation plus longues et des portées plus petites que les souris non consanguines et hybrides. Les jeunes sont appelés chiots et pèsent 0,5 à 1,5 g (0,018 à 0,053 oz) à la naissance, sont glabres et ont les paupières et les oreilles fermées. Les chiots sont sevrés à l'âge de 3 semaines lorsqu'ils pèsent environ 10 à 12 g (0,35 à 0,42 oz). Si la femelle ne s'accouple pas pendant l'oestrus post-partum, elle reprend le cycle 2 à 5 jours après le sevrage. [7]

Les mâles nouveau-nés se distinguent des femelles nouveau-nées en notant la plus grande distance anogénitale et la plus grande papille génitale chez le mâle. Ceci est mieux accompli en soulevant la queue des compagnons de portée et en comparant le périnée. [7]

Les souris sont des mammifères du clade (un groupe composé d'un ancêtre et de tous ses descendants) Euarchontoglires, ce qui signifie qu'elles sont parmi les plus proches parents non primates de l'homme avec les lagomorphes, les musaraignes et les lémuriens volants.

Les souris de laboratoire sont de la même espèce que la souris domestique, mais elles ont souvent un comportement et une physiologie très différents. Il existe des centaines de souches consanguines, exogames et transgéniques établies. UNE souche, en référence aux rongeurs, est un groupe dont tous les membres sont aussi génétiquement identiques que possible. Chez les souris de laboratoire, cela se fait par consanguinité. En ayant ce type de population, il est possible de mener des expériences sur les rôles des gènes, ou de mener des expériences qui excluent la variation génétique en tant que facteur. En revanche, les populations non consanguines sont utilisées lorsque des génotypes identiques sont inutiles ou qu'une population présentant une variation génétique est requise, et sont généralement appelées actions plutôt que souches. [8] [9] Plus de 400 souches consanguines standardisées ont été développées. [ citation requise ]

La plupart des souris de laboratoire sont des hybrides de différentes sous-espèces, le plus souvent de Mus musculus domesticus et Mus musculus musculus. Les souris de laboratoire peuvent avoir une variété de couleurs de pelage, y compris agouti, noir et albinos. De nombreuses souches de laboratoire (mais pas toutes) sont consanguines. Les différentes souches sont identifiées par des combinaisons lettres-chiffres spécifiques, par exemple C57BL/6 et BALB/c. Les premières souches consanguines de ce type ont été produites en 1909 par Clarence Cook Little, qui a joué un rôle important dans la promotion de la souris en tant qu'organisme de laboratoire. [10] En 2011, environ 83 % des rongeurs de laboratoire fournis aux États-Unis étaient des souris de laboratoire C57BL/6. [11]

Génome Modifier

Le séquençage du génome de souris de laboratoire a été achevé fin 2002 à l'aide de la souche C57BL/6. Ce n'était que le deuxième génome de mammifère à être séquencé après l'homme. [11] Le génome haploïde est long d'environ trois milliards de paires de bases (3 000 Mo répartis sur 19 chromosomes autosomiques plus 1 respectivement 2 chromosomes sexuels), donc égal à la taille du génome humain. L'estimation du nombre de gènes contenus dans le génome de la souris est difficile, en partie parce que la définition d'un gène est encore débattue et étendue. Le nombre actuel de gènes codants primaires chez la souris de laboratoire est de 23 139. [12] contre environ 20 774 chez l'homme. [12]

Souches mutantes et transgéniques Modifier

Diverses souches mutantes de souris ont été créées par un certain nombre de méthodes. Une petite sélection parmi les nombreuses souches disponibles comprend -

  • Souris issues de l'élevage ordinaire et de la consanguinité :
      , qui développent des souris diabétiques de type 1. (MRL), avec des capacités de régénération inhabituelles [13]
  • Souris valseuses, qui marchent en cercle en raison d'une mutation affectant négativement leurs oreilles internes souris nues, dépourvues de poils et de thymus : ces souris ne produisent pas de lymphocytes T donc, elles ne montent pas de réponses immunitaires cellulaires. Ils sont utilisés pour la recherche en immunologie et en transplantation. (SCID) souris, avec un système immunitaire presque complètement défectueux, dont les grandes tailles de portée et les grands pronoyaux d'ovocytes accélèrent l'utilisation dans la recherche génétique
    • Souris anormalement grandes, avec un gène d'hormone de croissance de rat inséré, avec un oncogène activé, de manière à augmenter considérablement l'incidence du cancer, avec une fonction de récepteur NMDA améliorée, ce qui améliore la mémoire et l'apprentissage
    • Souris grasses, sujettes à l'obésité en raison d'un déficit en carboxypeptidase E
    • Souris musclées fortes, avec un gène de myostatine désactivé, surnommées "souris puissantes".

    Depuis 1998, il est possible de cloner des souris à partir de cellules dérivées d'animaux adultes.

    Les souris de laboratoire ont conservé bon nombre des caractéristiques physiques et comportementales des souris domestiques. Cependant, en raison de nombreuses générations de sélection artificielle, certaines de ces caractéristiques varient maintenant considérablement. En raison du grand nombre de souches de souris de laboratoire, il n'est pas pratique de décrire de manière exhaustive l'apparence et le comportement de chacune d'entre elles, mais elles sont décrites ci-dessous pour deux des souches les plus couramment utilisées.

    C57BL/6 Modifier

    Les souris C57BL/6 ont un pelage brun foncé, presque noir. Ils sont plus sensibles au bruit et aux odeurs et sont plus susceptibles de mordre que les souches de laboratoire plus dociles telles que BALB/c. [14]

    Les souris C57BL/6 hébergées en groupe (et d'autres souches) présentent un comportement de barbier, dans lequel la souris dominante dans une cage enlève sélectivement les poils de ses compagnons de cage subordonnés. [15] Les souris qui ont été largement barbouillées peuvent avoir de grandes taches chauves sur leur corps, généralement autour de la tête, du museau et des épaules, bien que le barbier puisse apparaître n'importe où sur le corps. Les poils et les vibrisses peuvent être enlevés. Le barbier est plus fréquemment observé chez les souris femelles. Les souris mâles sont plus susceptibles d'afficher une dominance en se battant. [16]

    C57BL/6 a plusieurs caractéristiques inhabituelles qui le rendent utile pour certaines études de recherche mais inapproprié pour d'autres : il est exceptionnellement sensible à la douleur et au froid, et les médicaments analgésiques sont moins efficaces dans cette souche. [17] Contrairement à la plupart des souches de souris de laboratoire, le C57BL/6 boit volontairement des boissons alcoolisées. Il est plus sensible que la moyenne à la dépendance à la morphine, à l'athérosclérose et à la perte auditive liée à l'âge. [11] Comparées directement aux souris BALB/c, les souris C57BL/6 expriment également à la fois une réponse robuste aux récompenses sociales [18] [19] et de l'empathie. [20]

    BALB/c Modifier

    BALB/c est une souche albinos élevée en laboratoire à partir de laquelle un certain nombre de sous-souches communes sont dérivées. Avec plus de 200 générations élevées depuis 1920, les souris BALB/c sont réparties dans le monde entier et font partie des souches consanguines les plus largement utilisées en expérimentation animale. [21]

    Les BALB/c sont connus pour afficher des niveaux élevés d'anxiété et pour être relativement résistants à l'athérosclérose induite par l'alimentation, ce qui en fait un modèle utile pour la recherche cardiovasculaire. [22] [23]

    Les souris mâles BALB/c sont agressives et combattront d'autres mâles si elles sont logées ensemble. Cependant, la sous-souche BALB/Lac est beaucoup plus docile. [24] La plupart des sous-souches de souris BALB/c ont une longue durée de vie reproductive. [21]

    Il existe des différences notées entre les différentes sous-souches BALB/c, bien que celles-ci soient dues à une mutation plutôt qu'à une contamination génétique. [25] Le BALB/cWt est inhabituel en ce que 3% de la progéniture affichent un véritable hermaphrodisme. [26]

    Manipulation Modifier

    Traditionnellement, les souris de laboratoire ont été ramassées par la base de la queue. Cependant, des recherches récentes ont montré que ce type de manipulation augmente l'anxiété et les comportements aversifs. [27] Au lieu de cela, la manipulation des souris à l'aide d'un tunnel ou de mains en coupe est préconisée. Dans les tests comportementaux, les souris à poignée de queue montrent moins de volonté d'explorer et d'étudier les stimuli de test, par opposition aux souris à poignée de tunnel qui explorent facilement et montrent des réponses robustes aux stimuli de test. [28]

    Nutrition Modifier

    Dans la nature, les souris sont généralement des herbivores, consommant une large gamme de fruits ou de céréales. [29] Cependant, dans les études de laboratoire, il est généralement nécessaire d'éviter la variation biologique et pour y parvenir, les souris de laboratoire sont presque toujours nourries uniquement avec des aliments pour souris en granulés commerciaux. La prise alimentaire est d'environ 15 g (0,53 oz) pour 100 g (3,5 oz) de poids corporel par jour. La consommation d'eau est d'environ 15 ml (0,53 imp fl oz 0,51 US fl oz) pour 100 g de poids corporel par jour. [7]

    Procédures d'injection Modifier

    Les voies d'administration des injections chez les souris de laboratoire sont principalement sous-cutanées, intrapéritonéales et intraveineuses. L'administration intramusculaire n'est pas recommandée en raison de la faible masse musculaire. [30] L'administration intracérébrale est également possible.Chaque voie a un site d'injection recommandé, un calibre d'aiguille approximatif et un volume injecté maximal recommandé en une seule fois sur un site, comme indiqué dans le tableau ci-dessous :

    Route Site recommandé [30] Jauge d'aiguille [30] Volume maximal [31]
    sous-cutané dos, entre l'omoplate 25-26 ga 2-3 ml
    intrapéritonéale quadrant inférieur gauche 25-27 ga 2-3 ml
    intraveineux veine latérale de la queue 27-28 ga 0,2 ml
    intramusculaire membre postérieur, cuisse caudale 26-27 ga 0,05 ml
    intracérébral crâne 27 ga

    Pour faciliter l'injection intraveineuse dans la queue, les souris de laboratoire peuvent être soigneusement réchauffées sous des lampes chauffantes pour vasodilater les vaisseaux. [30]

    Anesthésie Modifier

    Un schéma courant d'anesthésie générale pour la souris domestique est la kétamine (à la dose de 100 mg par kg de poids corporel) plus la xylazine (à la dose de 5 à 10 mg par kg), injectée par voie intrapéritonéale. [32] Il a une durée d'effet d'environ 30 minutes. [32]

    Euthanasie Modifier

    Les procédures approuvées pour l'euthanasie des souris de laboratoire comprennent le CO comprimé
    2 gaz, anesthésiques barbituriques injectables, anesthésiques inhalables, tels que l'halothane, et méthodes physiques, telles que la dislocation cervicale et la décapitation. [33] En 2013, l'American Veterinary Medical Association a publié de nouvelles directives pour le CO
    2 induction, indiquant qu'un débit de 10 % à 30 % volume/min est optimal pour l'euthanasie des souris de laboratoire. [34]

    Une étude récente a détecté un astrovirus murin chez des souris de laboratoire détenues dans plus de la moitié des instituts américains et japonais étudiés. [35] L'astrovirus murin a été trouvé dans neuf souches de souris, dont NSG, NOD-SCID, NSG-3GS, C57BL6-Timp-3 −/− , uPA-NOG, B6J, ICR, Bash2 et BALB/C, avec divers degrés de prévalence. La pathogénicité de l'astrovirus murin n'était pas connue.

    Royaume-Uni Modifier

    Au Royaume-Uni, comme pour tous les autres vertébrés et certains invertébrés, toute procédure scientifique susceptible de causer « de la douleur, de la souffrance, de la détresse ou des dommages durables » est réglementée par le Home Office en vertu de la loi de 1986 sur les animaux (procédures scientifiques). considéré parmi les plus complets et les plus rigoureux au monde. [36] Des données détaillées sur l'utilisation de souris de laboratoire (et d'autres espèces) dans la recherche au Royaume-Uni sont publiées chaque année. [37] Au Royaume-Uni, en 2013, il y avait un total de 3 077 115 procédures réglementées sur les souris dans les établissements de procédures scientifiques, agréés en vertu de la Loi. [38]

    États-Unis Modifier

    Aux États-Unis, les souris de laboratoire ne sont pas réglementées par l'Animal Welfare Act administré par l'USDA APHIS. Cependant, la Public Health Service Act (PHS) telle qu'elle est administrée par les National Institutes of Health offre une norme pour leurs soins et leur utilisation. La conformité avec la PHS est requise pour qu'un projet de recherche reçoive un financement fédéral. La politique du PHS est administrée par le Bureau du bien-être des animaux de laboratoire. De nombreux instituts de recherche universitaires sollicitent volontairement une accréditation, souvent par l'intermédiaire de l'Association pour l'évaluation et l'accréditation des soins aux animaux de laboratoire, qui maintient les normes de soins trouvées dans Le Guide pour le soin et l'utilisation des animaux de laboratoire et la politique du PHS. Cette accréditation n'est cependant pas un préalable au financement fédéral, contrairement à la mise en conformité proprement dite. [39]

    Si les souris sont de loin les animaux les plus utilisés en recherche biomédicale, des études récentes ont mis en évidence leurs limites. [40] Par exemple, l'utilité des rongeurs dans les tests de septicémie, [41] [42] brûlures, [42] inflammation, [42] accident vasculaire cérébral, [43] [44] SLA, [45] [46] [47] La maladie d'Alzheimer, [48] le diabète, [49] [50] le cancer, [51] [52] [53] [54] [55] la sclérose en plaques, [56] la maladie de Parkinson, [56] et d'autres maladies ont été évoquées question de plusieurs chercheurs. Concernant les expériences sur les souris, certains chercheurs se sont plaints que "des années et des milliards de dollars ont été gaspillés à la suite de fausses pistes" en raison d'une préoccupation concernant l'utilisation de ces animaux dans les études. [40]

    Les souris diffèrent des humains par plusieurs propriétés immunitaires : les souris sont plus résistantes à certaines toxines que les humains, elles ont une fraction totale des neutrophiles dans le sang, une capacité enzymatique des neutrophiles plus faible, une activité plus faible du système du complément et un ensemble différent de pentraxines impliquées dans le système immunitaire. processus inflammatoire et manquent de gènes pour des composants importants du système immunitaire, tels que IL-8, IL-37, TLR10, ICAM-3, etc. [41] Les souris de laboratoire élevées dans des conditions sans pathogène spécifique (SPF) ont généralement un système immunitaire plutôt immature avec un déficit en cellules T mémoire. Ces souris peuvent avoir une diversité limitée du microbiote, ce qui affecte directement le système immunitaire et le développement de conditions pathologiques. De plus, les infections virales persistantes (par exemple, les virus de l'herpès) sont activées chez l'homme, mais pas chez les souris SPF présentant des complications septiques et peuvent modifier la résistance aux co-infections bactériennes. Les souris « sales » sont peut-être mieux adaptées pour mimer les pathologies humaines. De plus, les souches de souris consanguines sont utilisées dans la très grande majorité des études, alors que la population humaine est hétérogène, ce qui souligne l'importance des études sur les souris hybrides intersouches, non consanguines et non linéaires. [41]

    Un article dans Le scientifique note : "Les difficultés associées à l'utilisation de modèles animaux pour les maladies humaines résultent des différences métaboliques, anatomiques et cellulaires entre les humains et les autres créatures, mais les problèmes vont encore plus loin que cela", y compris des problèmes de conception et d'exécution des tests eux-mêmes. [44] De plus, la mise en cage des animaux de laboratoire peut en faire des modèles non pertinents de la santé humaine, car ces animaux manquent de variations quotidiennes dans les expériences, l'agence et les défis qu'ils peuvent surmonter. [57] Les environnements appauvris à l'intérieur des petites cages à souris peuvent avoir des influences délétères sur les résultats biomédicaux, en particulier en ce qui concerne les études de santé mentale et de systèmes qui dépendent d'états psychologiques sains. [58]

    Par exemple, les chercheurs ont découvert que de nombreuses souris dans les laboratoires sont obèses à cause d'un excès de nourriture et d'un minimum d'exercice, ce qui modifie leur physiologie et le métabolisme des médicaments. [59] De nombreux animaux de laboratoire, y compris les souris, sont soumis à un stress chronique, ce qui peut également affecter négativement les résultats de la recherche et la capacité d'extrapoler avec précision les résultats aux humains. [60] [61] Les chercheurs ont également noté que de nombreuses études impliquant des souris sont mal conçues, conduisant à des résultats discutables. [44] [46] [47]

    Certaines études suggèrent que des données publiées inadéquates dans les tests sur les animaux peuvent entraîner des recherches non reproductibles, des détails manquants sur la façon dont les expériences sont effectuées sont omis des articles publiés ou des différences dans les tests qui peuvent introduire des biais. Des exemples de biais cachés incluent une étude de 2014 de l'Université McGill qui suggère que les souris manipulées par des hommes plutôt que par des femmes présentaient des niveaux de stress plus élevés. [62] [5] [63] [64] Une autre étude en 2016 a suggéré que les microbiomes intestinaux chez la souris pourraient avoir un impact sur la recherche scientifique. [65]

    Le marché mondial des souris génétiquement modifiées devrait atteindre 1,59 milliard de dollars d'ici 2022, soit une croissance de 7,5 % par an. [66]


    Pourquoi la biologie fondamentale est si importante dans la recherche biomédicale

    L'une des histoires les plus déchirantes sur la conception expérimentale abyssale concerne la sclérose latérale amyotrophique (SLA), mieux connue sous le nom de maladie de Lou Gehrig's. La recherche d'un traitement pour cette maladie dégénérative mortelle regorge d'études si mal conçues qu'elles n'offraient rien de plus que de faux espoirs pour les personnes condamnées à mort avec leur diagnostic. Tom Murphy était l'un d'entre eux.

    Autrefois une figure imposante, Murphy avait joué au football et au rugby à l'université. Son cadre de six pieds trois pouces et sa poitrine en baril lui donnaient une présence solide. Mais sa poignée de main n'était pas la poigne écrasante à laquelle vous pourriez vous attendre. La première fois que nous nous sommes rencontrés, c'était une légère pression. Lorsque nous nous sommes revus un an plus tard, nous ne nous sommes pas du tout serré la main. Murphy avait perdu sa force autrefois impressionnante à cause de la SLA.

    Les gens du monde entier ont fait un don de plus de 100 millions de dollars pour lutter contre cette maladie mortelle lors du Ice Bucket Challenge de 2014, mais pour la plupart des gens, ses conséquences dans la vie réelle sont une abstraction : quelque chose à propos de la dégénérescence des nerfs. Pour Murphy, un père de trois enfants de cinquante-six ans, la SLA était une marche très concrète et lente vers le jour où ses nerfs ne pourraient plus diriger son diaphragme pour aspirer l'air dans ses poumons. (Le physicien Stephen Hawking est la rare exception qui a réussi à survivre pendant de nombreuses années malgré le diagnostic.)

    Murphy, remarquablement, n'était pas amer à propos de cette tournure des événements lorsqu'il a raconté son histoire. Il n'était pas non plus résigné à disparaître lorsqu'il a remarqué pour la première fois des contractions musculaires inhabituelles à l'hiver 2010. Il est allé voir son médecin, qui, après un bref examen, l'a envoyé chez un neurologue. Murphy a fini par voir trois neurologues différents avant d'obtenir finalement le diagnostic.

    « Quand le gars a dit : « Désolé de vous le dire, mais vous avez deux à quatre ans. Rassemblez vos affaires', ai-je pensé, 'Vraiment?' C'était une vraie boule de neige. Je n'aurais jamais pensé ça dans un million d'années. Pour se préparer à ce qui allait probablement arriver, Murphy et sa femme, Keri, ont vendu la maison familiale et acheté une maison moderne de style ranch à Gainesville, en Virginie, dans laquelle Murphy pouvait naviguer sans avoir à faire face à des escaliers. Il finirait par se déplacer sur roues, une fois que le tonus musculaire de ses jambes se serait estompé. Une télévision géante ornait le salon ouvert et aéré, où Murphy regardait des sports auxquels il ne pouvait plus jouer lui-même.

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    Mais les médecins de Murphy ont également offert au moins une lueur d'espoir. « La première chose qu'ils m'ont dite est que nous avons un essai de médicament, aimeriez-vous y participer ? Et bien sûr, je pensais que ça sonnait plutôt bien », a déclaré Murphy. Les personnes atteintes de SLA constatent que leur force diminue en quelques années, et les essais de médicaments potentiels ne sont disponibles que pour les patients raisonnablement forts. Ainsi, la plupart n'ont qu'une seule chance de bénéficier d'un traitement expérimental. En mai 2011, il a opté pour le test d'un médicament appelé dexpramixole (ou simplement « dex »), devenant ainsi l'un des quelque neuf cents patients inscrits dans une étude de plusieurs millions de dollars. Mais lorsque la société pharmaceutique a analysé les données recueillies, les nouvelles ont été décevantes. Dex ne ralentissait pas la progression des symptômes dans ce groupe de patients. Le procès a été un échec.

    Murphy était philosophe. Il ne fait aucun doute que la maladie est difficile à combattre. Presque tout ce que les scientifiques ont essayé pour la SLA a échoué (sauf un médicament avec un bénéfice très marginal). Ainsi, tous les scientifiques du domaine savent que la probabilité d'échec est élevée, mais ils ne savaient pas exactement pourquoi jusqu'à ce qu'un centre de recherche à but non lucratif appelé ALS Therapy Development Institute (ALS TDI) à Cambridge, Massachusetts, commence à enquêter sur cette question. Les chercheurs ont décidé d'examiner les études originales pour voir ce qu'ils pouvaient apprendre. Ils ont découvert que les études animales originales pour tester ces médicaments étaient profondément imparfaites. Ils ont tous utilisé beaucoup trop peu de souris et, par conséquent, ils sont tous arrivés à des résultats erronés. Certaines expériences ont utilisé aussi peu que quatre souris dans un groupe de test. Sean Scott, alors directeur de l'institut, a décidé de réexécuter ces tests, cette fois avec une conception expérimentale valide impliquant un nombre adéquat de souris qui ont été manipulées de manière plus appropriée. Il a découvert qu'aucun de ces médicaments ne montrait de signes prometteurs chez la souris. Pas une. Son étude de 2008 a choqué le domaine mais a également ouvert une voie à suivre. ALS TDI consacrerait ses efforts à bien faire cette biologie fondamentale.

    Scott est décédé de la SLA en 2009 à l'âge de trente-neuf ans. La maladie est présente dans sa famille. Son successeur, Steve Perrin, a continué comme Scott l'aurait fait, insistant sur des études animales rigoureuses alors que les scientifiques de l'institut recherchent quelque chose pour aider des gens comme Tom Murphy. Et ils ne prennent pas simplement l'étape de base - et ce qui aurait dû être évident - de commencer avec suffisamment de souris dans chaque expérience. Les souris mâles et femelles développent la maladie à des rythmes quelque peu différents, donc si les scientifiques ne font pas attention à équilibrer les sexes dans leurs expériences, ils peuvent obtenir des résultats erronés. Un autre problème est que le trait SLA chez ces souris génétiquement modifiées peut changer d'une génération à l'autre. Les scientifiques d'ALS TDI examinent la génétique de chaque animal qu'ils utilisent dans une expérience pour s'assurer qu'ils sont tous identiques. "Ces variables sont incroyablement importantes", a déclaré Perrin. D'autres scientifiques avaient souvent négligé ces pièges.

    Pour obtenir des résultats solides, le groupe de Perrin utilise trente-deux animaux et les compare à un groupe non traité de trente-deux souris supplémentaires. Les laboratoires universitaires n'utilisent pas un grand nombre de souris dans leurs expériences en partie parce qu'elles coûtent beaucoup d'argent. Perrin a déclaré que chacun de ces tests coûte 112 000 $ et qu'il faut neuf mois pour obtenir un résultat. Si vous testez trois doses d'un médicament, chacune nécessite son propre test. L'institut de Perrin a clairement montré que prendre des raccourcis ici peut conduire à des expériences inutiles et inutiles. Même ainsi, « nous recevons toujours un certain recul de la part de la communauté universitaire que nous ne pouvons pas nous permettre de faire une expérience comme celle-là », a-t-il déclaré. C'est tellement cher qu'ils choisissent de mal faire les expériences.

    Il n'est pas juste de blâmer entièrement les scientifiques pour cet échec. Les National Institutes of Health (NIH) ont payé une grande partie de cette recherche, et le financement était si limité que les scientifiques ont déclaré qu'ils n'avaient pas obtenu autant qu'ils avaient besoin pour faire leurs études. Ils ont donc fait des choix difficiles. En conséquence, les bailleurs de fonds, y compris le NIH, ont dépensé des dizaines de millions de dollars pour des essais humains utilisant ces médicaments, sans d'abord s'assurer que les fondements scientifiques étaient solides. Les patients atteints de SLA se sont portés volontaires pour tester le lithium, la créatine, la thalidomide, le célécoxib, la ceftriaxone, le phénylbutyrate de sodium et l'antibiotique minocycline. Un essai clinique impliquant le dernier seul, financé par le NIH, a coûté 20 millions de dollars. Les résultats : échec, échec, échec, échec, échec, échec, échec. Les administrateurs scientifiques avaient supposé que les scientifiques universitaires avaient tous fait les démarches avec soin. Ils ne l'avaient pas fait.

    Extrait de RIGOR MORTIS: How Sloppy Science Creates Worthless Cures, Crushes Hope, and Wastes Billions de Richard Harris. 2017. Disponible chez Basic Books, une marque de Perseus Books, une division de PBG Publishing, LLC, une filiale de Hachette Book Group, Inc.


    L'histoire du rat de laboratoire est pleine de triomphes scientifiques et de dilemmes éthiques

    Il y a plus de 20 ans, deux chercheurs en médecine de l'Université Harvard, Joseph et Charles Vacanti, ont dirigé une équipe qui a réussi à faire pousser un morceau de cartilage en forme d'oreille humaine sur le dos d'une souris de laboratoire. L'expérience a utilisé un moule en forme d'oreille rempli de cellules de cartilage provenant d'une vache. L'oreille a d'abord été placée dans un incubateur, et une fois qu'elle a commencé à se développer, elle a été transplantée dans le corps d'une souris nude (une espèce de souris de laboratoire avec une mutation génétique qui provoque un organe thymique dégradé ou absent, inhibant le système immunitaire des animaux et leur capacité à rejeter les tissus étrangers).

    La souris « Earmouse » ou la souris Vacanti, comme l'animal est devenu connu, a continué à faire pousser le morceau de tissu hors de son dos jusqu'à ce qu'il ressemble à la taille et à la forme d'une oreille humaine. L'équipe a publié ses recherches dans Chirurgie Plastique et Reconstructrice en 1997. L'expérience a été conçue pour tester la viabilité des tissus en croissance pour une transplantation ultérieure sur des patients humains. Et l'année dernière, des enfants humains en Chine souffrant d'un défaut génétique appelé microtie, qui empêche l'oreille externe de se développer correctement, ont reçu de nouvelles oreilles cultivées avec leurs propres cellules, un processus similaire à celui de la croissance de l'oreille sur une souris auriculaire.

    La souris Vacanti avec un morceau de cartilage en forme d'oreille humaine qui pousse hors de son dos. (Abbie EC Lathrop a reconnu le potentiel des animaux pour la recherche génétique. La première utilisation de rats dans des expériences a commencé encore plus tôt, avec des enregistrements remontant aux années 1850. Les scientifiques ont acheté leurs sujets à des éleveurs professionnels connus sous le nom de « amateurs de rats » qui appréciaient le Pendant des décennies, les rats et les souris de laboratoire ont été utilisés pour faire de grands progrès scientifiques et médicaux, des médicaments contre le cancer et les antirétroviraux contre le VIH au vaccin annuel contre la grippe.

    Souris de laboratoire—le plus souvent de l'espèce Mus musculus, ou les souris domestiques sont des couteaux suisses biomédicaux, avec des génomes facilement manipulables pour des études génétiques. La physiologie du corps humain, cependant, est plus étroitement imitée dans Rattus norvegicus, ou le rat surmulot, et ses diverses souches. Les rats sont également faciles à entraîner et parfaitement adaptés aux expériences psychologiques, d'autant plus que leurs réseaux neuronaux ressemblent si étroitement aux nôtres. (Dans les années 1950 et 1960, par exemple, des chercheurs étudiant les fondements biologiques de la curiosité ont noté que les rats de laboratoire, dépourvus de tout autre stimulus ou tâche, préfèrent explorer les parties inconnues d'un labyrinthe.)

    Les rats sont également beaucoup plus gros que les souris et ont une queue plus épaisse et un museau plus arrondi. Mais ce sont les caractéristiques partagées par les souris et les rats qui en font à la fois des fléaux de la ville et de parfaits cobayes scientifiques, pour ainsi dire.

    "Ils se reproduisent rapidement, ils sont sociaux, ils sont adaptables et ils sont omnivores, donc ils mangent à peu près n'importe quoi", explique Manuel Berdoy, zoologiste de l'Université d'Oxford. De plus, la petite taille des rongeurs permet un stockage relativement facile dans les laboratoires, et leurs racines évolutives partagées avec les humains signifient que les génomes de l'espèce se chevauchent massivement.

    En conséquence, les rongeurs ont pratiquement envahi nos laboratoires, représentant près de 95 pour cent de tous les animaux de laboratoire. Au cours des quatre dernières décennies, le nombre d'études utilisant des souris et des rats a plus que quadruplé, tandis que le nombre d'articles publiés sur les chiens, les chats et les lapins est resté assez constant. En 2009, les souris à elles seules étaient responsables de trois fois plus de documents de recherche que les poissons zèbres, les mouches des fruits et les vers ronds réunis.

    Les études sur les rongeurs portent sur tout, de la neurologie et de la psychologie aux médicaments et aux maladies. Des chercheurs ont implanté de l'électronique dans le cerveau de souris pour contrôler leurs mouvements, testé à plusieurs reprises les propriétés addictives de la cocaïne sur des souris, administré des décharges électriques à des rongeurs comme stimulus négatif, implanté des cerveaux humains dans des crânes de souris et envoyé des souris et des rats se précipiter dans des labyrinthes de tests sans fin. . La NASA garde même des souris de laboratoire à bord de la Station spatiale internationale pour des expériences en microgravité.

    Malgré tout ce que les souris et les rats de laboratoire ont aidé les humains à accomplir, l'expérience quotidienne des animaux se déroule en grande partie à l'abri des regards du public.Mais la vie des rongeurs de laboratoire peut être la clé pour comprendre et améliorer leur rôle au cours de la découverte scientifique.

    Les scientifiques doivent suivre une formation sur la manipulation des animaux et l'éthique avant d'être autorisés à travailler avec des animaux de laboratoire, bien que les règles varient en fonction de l'endroit où se déroule l'expérience. Alors que les scientifiques canadiens et européens sont supervisés par un organe directeur national, les règles aux États-Unis varient selon l'institution avec certaines directives générales du National Institute of Health. (La loi américaine sur la protection des animaux, qui protège la plupart des animaux utilisés pour la recherche, exclut les souris et les rats.)

    La plupart des universités proposent une formation sur la manière de manipuler les animaux de manière à réduire au mieux le stress et la souffrance. Les meilleures pratiques ont été mises à jour au fil des ans pour refléter une compréhension changeante des rongeurs et de leurs besoins. Après une étude de 2010 publiée dans La nature ont montré que manipuler des rats de laboratoire par la queue provoque plus d'anxiété que de guider les animaux à travers un tunnel ou de les soulever avec les mains en coupe, les laboratoires du monde entier ont abandonné la technique auparavant courante.

    Les scientifiques qui souhaitent expérimenter avec des rongeurs doivent remplir une demande détaillée expliquant pourquoi le travail nécessite des sujets animaux. Les candidatures sont jugées sur la base d'un cadre connu sous le nom de trois R’s: réduire le nombre d'animaux utilisés, remplacer l'utilisation d'animaux lorsque cela est possible et affiner les expérimentations afin d'améliorer le bien-être animal.

    "Un rat ou une souris n'est pas un tube à essai sur pattes", dit Berdoy. Les conditions de logement des rongeurs, par exemple, sont devenues un raison d’être pour les partisans du bien-être des animaux de laboratoire. La plupart des souris de laboratoire sont conservées dans des cages de la taille d'une boîte à chaussures (pour les rats, l'espace est à peu près doublé) avec quelques compagnons grinçants. Et bien que le fait d'avoir d'autres rongeurs satisfasse les besoins sociaux des animaux, la plupart des logements de laboratoire manquent d'objets d'enrichissement environnemental pour occuper les sujets. La taille de leurs enclos signifie également qu'ils sont limités aux comportements naturels comme creuser, grimper ou même se tenir droit.

    Même si les souris et les rats de laboratoire sont, à ce stade, génétiquement distincts de leurs homologues sauvages, ils conservent bon nombre des mêmes instincts. Réprimer ces besoins pourrait causer un stress excessif aux animaux et compromettre les découvertes scientifiques. le film de Berdoy, Le rat de laboratoire : une histoire naturelle, détaille comment les rats de laboratoire relâchés dans la nature se sont comportés et ont interagi de la même manière que leurs ancêtres sauvages. Selon lui, les scientifiques devraient tenir compte de la nature des rats lors de la conception d'expériences pour obtenir les meilleurs résultats. « Si vous voulez faire des expériences », dit Berdoy, « vous devez suivre le sens de la biologie plutôt que contre elle. »

    Un rat de laboratoire avec un implant cérébral utilisé pour enregistrer l'activité neuronale in vivo lors d'une tâche particulière (discrimination de différentes vibrations). Le scientifique nourrit le jus de pomme de rat à travers une pipette. (étude sur les impacts des régimes à jeun intermittent, Mark Mattson, chef du laboratoire de neurosciences au National Institute of Aging, a observé que les impacts neurologiques positifs que les rats de laboratoire « métaboliquement morbides » dérivés du régime alimentaire ne se traduisaient pas par humains sains et actifs. Les résultats ne s'appliquaient qu'aux créatures « canapé patates » dans un scénario de type « garçon à bulles » où « leur système immunitaire n'est pas mis à l'épreuve par différents virus ou bactéries. » Comme le note succinctement Mattson , “Ce que vous découvrez peut ne pas refléter un animal en bonne santé.”

    En d'autres termes, l'utilisation d'animaux statiques, homogènes et abrités n'est pas toujours le meilleur moyen d'atteindre l'objectif ultime de l'utilisation de rongeurs de laboratoire : mieux comprendre, et dans certains cas guérir, le corps et l'esprit humains.

    En général, le processus de transition d'une expérience des rongeurs aux humains n'est pas aléatoire. Outre les tonnes de paperasse, les nouveaux médicaments doivent être testés sur deux animaux différents, un petit, comme une souris ou un rat, puis un grand, généralement un cochon, un chien ou un primate, avant de passer aux essais sur l'homme. Selon Pharmaceutical Research and Manufacturers of America, seul un composé sur 250 testé sur des animaux passe à des essais sur l'homme. Pour ceux qui parviennent à l'approbation, l'ensemble du processus prend généralement 10 à 15 ans.

    Même après le long chemin vers les essais humains, de nombreux médicaments et procédures qui fonctionnent sur les souris et les rats ne fonctionnent pas sur les humains. Les modes de vie de « pomme de terre du canapé » des rongeurs pourraient influencer les résultats, ou peut-être que les légères différences entre les génomes du rat, de la souris et de l'homme produisent des réponses différentes aux médicaments. Dans les études sur la maladie d'Alzheimer, par exemple, des souris et des rats reçoivent artificiellement une maladie qui ressemble à la maladie parce qu'ils ne la développent pas naturellement.

    Lorsqu'un médicament ne fonctionne pas, les résultats sont souvent décevants et coûteux, mais parfois les erreurs peuvent être tragiques. La thalidomide, un médicament utilisé pour traiter les nausées matinales dans les années 50 et 60, a causé des malformations chez les bébés humains malgré ses tests réussis et inoffensifs sur des rats. Le médicament se décompose beaucoup plus rapidement chez les rats, et leurs embryons ont plus de défenses antioxydantes contre ses effets secondaires les plus désagréables. Dans de nombreux cas, cependant, les raisons de l'échec d'un médicament restent mystérieuses.

    “C'est l'une des questions au cœur de la recherche médicale. Personne n'a de bonne réponse, et il n'y a peut-être pas de bonne réponse », explique Richard Miller, professeur de pathologie à l'Université du Michigan. « Il y a suffisamment d'histoires de réussite pour que les gens soient optimistes, mais tout ce qui fonctionnera chez les animaux ne fonctionnera pas chez les humains. »

    La réussite d'une expérience peut être incertaine, mais une chose est toujours garantie : la mort des rongeurs de laboratoire. Le nombre de corps est inévitable, on estime que 100 millions de souris et de rats de laboratoire ou plus sont tués chaque année dans les laboratoires américains pour des raisons scientifiques. Alors que certains des corps sont réutilisés de manière créative comme collations pour les oiseaux dans les sanctuaires, la plupart sont congelés et incinérés avec le reste des déchets biologiques.

    Les rats et les souris utilisés dans les études sur le vieillissement vivent souvent leur vie naturelle, mais la plupart des rongeurs de laboratoire sont éliminés à la fin d'une étude. Certains sont tués par injection létale ou décapités avec des directives strictes pour réduire la douleur et la souffrance, mais le plus souvent, ils sont étouffés dans des cages avec du dioxyde de carbone.

    Depuis quelque temps CO2 a été considérée comme la pratique de fin de vie la plus éthique pour ces animaux de laboratoire, mais Joanna Makowska, professeure adjointe à l'Université de la Colombie-Britannique et conseillère en animaux de laboratoire pour l'Animal Welfare Institute, pense qu'il existe une meilleure façon. L'empoisonnement au dioxyde de carbone, dit-elle, imite la sensation de manquer d'air lorsque vous retenez votre souffle sous l'eau, ce qui provoque une peur et une anxiété excessives. "Ce n'est pas une bonne mort. L'anesthésie est plus humaine, mais les gens ne le font pas vraiment parce que le dioxyde de carbone est plus pratique et moins cher.”

    En général, Makowska pense que les chercheurs devraient faire plus d'efforts pour respecter le principe de « réduction » des trois R’s. “Cela devrait vraiment être le premier R, dit-elle. À Harvard, des scientifiques ont fabriqué un organe sur puce pour aider à étudier des médicaments et à modéliser des maladies sans utiliser de sujets animaux. Les chercheurs ont même développé des algorithmes informatiques basés sur des milliers d'essais sur des animaux qui peuvent prédire avec précision la façon dont les tissus réagiront à certains composés.

    Mais ces avancées basées sur la réduction des rongeurs de laboratoire n'ont pas encore décollé, et le nombre d'études utilisant les animaux continue de croître. Et tandis que les groupes de défense des droits des animaux vont semer la zizanie contre le traitement de nos autres amis à fourrure, la lutte pour les droits des rats de laboratoire n'a pas encore fait sensation.

    « Je pense que cela dépend à quel point nous les aimons », dit Makowska. « Les gens s'investissent beaucoup plus dans les primates non humains. Quand il s'agit de chiens et de chats, nous avons des relations avec ces animaux. Nous sommes beaucoup plus susceptibles de reconnaître qu'ils souffrent.”

    Après tout, si une souris ou un rat s'échappe du laboratoire dans les rues de la ville, il est considéré comme un parasite que n'importe qui peut le tuer en toute impunité.


    Quelle est l'importance des différences de sexe dans les études sur la souris ?

    Josué A. Krisch
    23 févr. 2017

    WIKIMEDIA, TIIA MONTO Lorsque Kathleen Gardiner a rencontré pour la première fois des souris femelles atteintes du syndrome de Down, elle a été surprise de découvrir que le cerveau des rongeurs présentait des anomalies inattendues. Gardiner, neuroscientifique à la faculté de médecine de l'Université du Colorado à Aurora, savait que les souris mâles trisomiques avaient généralement des niveaux de protéines perturbés dans leurs hippocampes. Mais ces souris femelles trisomiques ont montré les changements les plus graves dans leur cervelet.

    "D'emblée, il y a une différence de sexe dans la région du cerveau", a déclaré Gardiner. &ldquoIl&rsquo est très intéressant de réfléchir au fait que cela pourrait entraîner des différences sexuelles dans l'apprentissage, la mémoire ou les anomalies comportementales associées au [syndrome de Down].&rdquo

    Voir &ldquoDifférences de sexe dans le cerveau&rdquo

    Bien que Gardiner ait reconnu que les différences entre les sexes de souris ne se traduiraient pas nécessairement par des différences de sexe chez les humains, elle a considéré les implications potentielles pour les études cliniques sur les thérapies du syndrome de Down. &ldquoSi nous constatons que les hommes ou les femmes diffèrent non seulement par leur ligne de base.

    En effet, les différences entre les sexes dans les organismes modèles deviennent de plus en plus apparentes. Des études ont montré que les différences entre les sexes chez les souris peuvent affecter la santé cardiovasculaire, les maladies du foie et le risque de cancer. Beaucoup de ces études sont maintenant publiées dans Biologie des différences sexuelles, où les propres travaux de Gardiner sur les souris femelles trisomiques sont apparus.

    En 2014, le directeur des National Institutes of Health (NIH) des États-Unis, Francis Collins, a mis en lumière le problème des biais chez les souris mâles dans les essais précliniques. Des mois plus tard, l'agence a émis une exigence selon laquelle les demandeurs de subventions utilisent les deux sexes d'organismes modèles dans leur travail. « Une justification solide tirée de la littérature scientifique, des données préliminaires ou d'autres considérations pertinentes doit être fournie pour les demandes proposant d'étudier un seul sexe », a écrit le NIH.

    « Dans le passé, de nombreux scientifiques pensaient que les différences entre les hommes et les femmes n'étaient souvent pas pertinentes », a écrit Janine Austin Clayton, directrice du bureau de recherche sur la santé des femmes du NIH. Le scientifique dans un e-mail. "En tant que tel, il y avait une dépendance excessive aux animaux et aux cellules mâles, une inattention aux effets sexuels et des rapports incohérents sur les résultats spécifiques au sexe dans les publications."

    "Nous savons mieux maintenant", a-t-elle ajouté. "Nous avons appris que le sexe est important."

    Voir « NIH pour combler l'écart entre les sexes dans la recherche préclinique »

    Voir « Les fonds du NIH pour lutter contre les préjugés sexuels dans la recherche »

    Le biais des souris mâles est un problème car « des effets biologiques importants peuvent être manqués ou mal interprétés », a déclaré Julie Pfeiffer, professeure agrégée de microbiologie au Southwestern Medical Center de l'Université du Texas à Dallas. Pfeiffer et ses collègues ont publié une étude dans le Journal de virologie le mois dernier (18 janvier), dans lequel ils ont montré qu'un virus spécifique se répliquait mieux chez les souris mâles que chez les femelles. "Si nous n'avions utilisé que des souris mâles dans nos expériences, nous n'aurions pas découvert que les hormones sexuelles influencent la réplication intestinale du virus coxsackie B3", a-t-elle déclaré.

    Néanmoins, les chercheurs sont souvent réticents à introduire les deux sexes dans leurs expériences sur la souris. L'une des raisons les plus évidentes est le coût. "Si vous avez besoin de 15 souris pour une étude, mais que vous souhaitez utiliser les deux sexes, cela signifie que vous avez besoin de 15 mâles et 15 femelles", a déclaré Gardiner. « Cela double votre coût. »

    Il y a aussi la question du cycle oestral féminin, un joker hormonal qui peut changer les résultats de l'étude. "Il existe des moyens de limiter vos études aux souris femelles avec des cycles d'œstrus synchronisés", a déclaré Gardiner, reconnaissant que cela ajoute souvent une étape expérimentale supplémentaire.

    L'inconvénient et le coût supplémentaires signifient que certains chercheurs hésitent à incorporer des souris femelles dans leurs études, malgré les directives du NIH. D'autres adoptent une approche plus raisonnée de la question. Peu de temps après que l'agence a publié ses nouvelles règles, le neuroscientifique R. Douglas Fields a écrit un article d'opinion en 2014 pour Scientifique américain, critiquer le mandat. L'exigence "coûte de l'argent et nécessite une duplication de temps et d'efforts - du temps que les chercheurs n'auront peut-être pas à perdre ou qui pourrait être mieux dépensé pour mener d'autres recherches - qui est rarement pratique ou scientifiquement justifiée", a-t-il écrit.

    Dans une interview avec Le scientifique, Fields a déclaré qu'il considérait la recherche sur les différences entre les sexes "très importante", mais a ajouté qu'"il y a une bonne et une mauvaise façon de le faire". Dans de nombreux cas, a-t-il soutenu, l'utilisation des deux sexes dans une étude est scientifiquement inutile et pourrait introduire des variables inattendues. "C'est pourquoi nous ne pouvons pas avoir des gens qui prescrivent comment les scientifiques doivent faire leurs recherches", a-t-il déclaré. « Vous ne pouvez pas faire une déclaration générale – vous devez examiner chaque étude dans laquelle l'investigateur a conclu qu'un sexe peut être exclu. » Exiger que les scientifiques étudient à la fois les souris mâles et femelles lorsque cela n'est pas scientifiquement nécessaire « double vos efforts et double votre temps, tout en étant sans financement et sans argent supplémentaire », a déclaré Fields. Le scientifique.

    Au cœur du débat se trouve la question de savoir si une augmentation du nombre d'études comparatives entre les sexes entraînerait des essais cliniques humains plus fiables ou de meilleurs traitements pour les maladies. Cela reste peu clair, bien que des études suggèrent que cela pourrait être le cas.

    "Nous savons que le sexe affecte la santé au-delà des questions simplement reproductives", a déclaré Austin Clayton. « Par exemple, les petites artères coronaires sont plus fréquemment impliquées dans les maladies cardiaques chez les femmes. Cela peut contribuer à des différences dans les symptômes et potentiellement rendre plus difficile la détection des maladies cardiaques chez les femmes. L'étude du sexe tout au long du processus de recherche pourrait éclairer les décisions de soins si des résultats de recherche spécifiques au sexe sont trouvés.

    Pourtant, on ne sait pas encore si l'élimination des biais chez les souris mâles se traduirait par de meilleurs essais cliniques ou une amélioration des normes de soins pour les femmes. Pfeiffer, pour sa part, n'est pas convaincu.

    "Même si les études utilisent à la fois des souris mâles et femelles, cela ne garantira pas que les études sur les souris refléteront toujours les résultats des essais sur l'homme", a-t-elle déclaré. « Les études sur la souris sont un tremplin d'une importance cruciale vers la science translationnelle, mais le contrôle des préjugés sexuels ne résoudra pas tous les problèmes. »

    Mais Gardiner maintient que, que les scientifiques puissent démontrer les effets sur les essais humains ou non, il est crucial qu'ils continuent à étudier les deux sexes. "Vous n'avez qu'à le faire", a-t-elle déclaré. « Si vous faites en fait deux expériences distinctes et n'observez aucune différence entre les hommes et les femmes, il est peut-être légitime de ne pas vous en soucier. Mais dans la plupart des cas, nous ne savons pas, donc nous devons essentiellement mordre la balle. »


    Voir la vidéo: 5 EXPÉRIENCES SOCIALES TERRIFIANTES sur les SOURIS et les humains (Janvier 2022).