Capacités cognitives chez l animal de laboratoire, modèle de vieillissement

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1 Mini-Colloque NARILIS Vieillissement, approche bottom-up (de la cellule à la société) CHU Mont-Godinne, 6 octobre 2012 Capacités cognitives chez l animal de laboratoire, modèle de vieillissement Claire Diederich (URVI-NARILIS) en coll. avec Martin DESSEILLES Dépt. de Psychologie (Fac. de Médecine)

2 Vieillissement Processus de vieillissement : phénomène complexe Aspects physiologiques auxquels sont associés des mécanismes pathologiques - chez l humain: faiblesse générale, chutes, dérèglement hormonal (diabète), sensibilité aux infections, maladie d Alzheimer, maladie de Parkinson - chez le rongeur âgé (2 ans) : 10x de la neurogenèse de l hippocampe avec mémoire (Jessberger & Gage, 2008) 2

3 Vieillissement et modèles animaux Comprendre les mécanismes sous-jacents du vieillissement physiologique normal et pathologique (ex: maladie d Alzheimer, de Parkinson) modèles animaux indispensables 3

4 Parmi les primates lémuriens, il existe des individus Alzheimer disease-like spontanés (5% porteurs de plaques amyloïdes) (illustration: Galas et al, 2012) Microcèbe adulte Lémurien adulte (c. sagitt.) Lémurien âgé ADL (c. sagitt.) Plaques amyloïdes dans le cortex frontal (marquage immunocytochimique) 4

5 Vieillissement et modèles animaux Lémuriens (+): mémoire et apprentissage performants curiosité (-): grande émotivité et très stressables évaluation des capacités mnésiques difficile modèles animaux indispensables pas de modèle animal unique Autant de modèles que de questions Chiens et Chats Rongeurs 5

6 Cogni7on Cognition: mécanismes par lesquels les individus acquièrent, traitent, stockent et agissent sur les informations issues de l environnement Mécanismes = Capacités cognitives: - perception (des stimuli via les organes des sens) - apprentissage et mémoire - prise de décision - orientation dans l espace - communication et language - raisonnement Pour les animaux, - Sans référence à la notion de conscience (conscience de soi, intentionnalité, planification d actions) - Avec la notion de biais cognitif 6

7 Vieillissement et déclin cogni7f (démence sénile) On observe chez l animal vieillissant : - Augmentation de l anxiété - Diminution du toilettage (soins corporels) - Altération de l appétit - Diminution de la réactivité aux stimulations - Déficits dans les capacités d apprentissage et de mémorisation 7

8 Evalua7on des capacités cogni7ves Comment mettre en évidence les effets du vieillissement sur les capacités cognitives des animaux de laboratoire? Générer un phénotype comportemental - 1. batterie large de tests (aspécifique) - 2. tests plus spécifiques 8

9 Mise en œuvre d un examen neuropsychologique Description de 1. Aspect extérieur et réactivité de l animal 2. Capacités sensorielles et comportement sensori-moteur 3. Posture et immobilité 4. Comportement locomoteur 5. Habilité motrice 6. Comportements propres à l espèce 7. Capacités d apprentissage. 9

10 Tests disponibles aux FUNDP - Open Field Test - Exploratory Maze - Elevated Plus Maze - Successive Alleys - Morris Water Maze - Rotarod - Fear Test - Y-maze - T-maze - Foot Print - Forced Swimming Test - Grip Strength - Object Recognition - Activity Wheels - Black/White Test Box - Tail Suspension Test -Acoustic Startle Prepulse Inhibition (PPI) - (Image acquisition in visible or infra-red light) 10

11 Quelques illustra7ons Elevated Plus Maze Low Anxiety High Anxiety T-maze Radial maze Labyrinthe immergé de Morris 11

12 Comportements propres à l espèce - Toilettage (grooming) - Recherche et sélection de nourriture (Foraging) - Transport de la nourriture (Food-hoarding) - Consommation de nourriture - Exploration / Néophobie (nouvel environnement) - Sommeil - Construction d un nid - Comportement maternel - Comportement social - Comportement sexuel - (Image acquisition in visible or infra-red light) 12

13 Il n est pas nécessaire de faire tous les tests 1) Que veut-on savoir? Ex: Pour étudier le fonctionnement de la moelle épinière, il est peu probable qu il soit nécessaire d inclure des tests de mesure de l acuité visuelle 2) Appliquer des principes du diagnostic différentiel : décrire tant les fonctions altérées que les fonctions normales 3) Pour une évaluation optimale, employer une combinaison de différents tests pour obtenir un profil fonctionnel détaillé et large des sujets à l étude. 13

14 Les tests n appartiennent pas à une matière figée Adaptation continuelle, tant des procédures que des paramètres d évaluation, en fonction - des demandes et des buts d une expérience - du type et de la sévérité du déficit prévu après une atteinte neurologique - de l évolution des connaissances sur le comportement de l espèce étudiée et son système nerveux Sélection des tests appropriés 14

15 Durée d une procédure de test : LONGUE! - Sélectionner des tests rapides et simples - Appliquer les tests de manière concurrente (grande batterie de tests en un temps limité) - Automatisation de l analyse (via logiciels MatLab, The Observer). Ex: Open-field pendant 10 minutes activité générale, habituation, rearings, tendances thigmotaxiques, sensibilité visuelle (lumière/obscurité), comportement exploratoire, comportement social 15

16 Conclusion Tests développés pour permettre un phénotypage comportemental suite à un traitement quelconque Ils permettent une évaluation fonctionnelle du cerveau Although the analysis of molecular, chemical, anatomical, and physiological factors are critical to understanding brain function, in the end it is behavior that the brain is designed to produce. It thus could be argued that until you understand how the brain controls behavior, you really do not understand much at all about brain function. (Metz et al, 2005) 16