Un test de sécurité contre les menaces sociales révèle des phénotypes liés au stress psychosocial

Summary

Le test de la menace sociale et de la sécurité permet une évaluation simultanée du développement de l’évitement social en tant que mesure de l’apprentissage conditionné aversif et de la capacité de discrimination entre la menace sociale et la sécurité, tous deux utilisés pour identifier les individus sensibles au stress et résilients au stress au sein d’un seul groupe de souris mâles chroniquement vaincues socialement.

Abstract

Le stress social est une cause majeure du développement des troubles mentaux. Pour améliorer la valeur translationnelle des études précliniques, l’expérience du stress social et son impact comportemental sur les souris devraient être comparables à ceux des humains. La défaite sociale chronique (CSD) utilise un type de stress social impliquant des attaques physiques et des menaces sensorielles pour induire des dysfonctionnements mentaux ressemblant à des troubles affectifs humains. Pour renforcer la composante psychosociale de la CSD, un protocole de 10 jours a été appliqué dans lequel les agressions physiques quotidiennes sont standardisées en trois épisodes de 10 s suivis d’une phase sensorielle de 24 h. Après la 10e^{phase sensorielle} , le protocole CSD est suivi d’un test comportemental raffiné appelé test de sécurité et de menace sociale (STST). Les tests comportementaux post-stress doivent déterminer comment et dans quelle mesure le facteur de stress social a influencé le comportement. Le STST permet à des souris mâles chroniquement vaincues socialement d’interagir avec 2 nouveaux individus mâles (cibles sociales) : une cible sociale de la souche attaquante rencontrée à l’époque de la SDR et l’autre d’une nouvelle souche. Les deux sont présentés simultanément dans différents compartiments d’une arène d’essai à trois chambres. Le test permet une évaluation simultanée du développement de l’évitement social afin de mesurer le succès de l’apprentissage conditionné aversif et la capacité de discrimination sociale entre la menace et la sécurité. Le développement de l’évitement social à l’égard de ces deux souches reflète une réponse aversive généralisée et, par conséquent, une mesure de la susceptibilité au stress. Dans le même temps, le développement de l’évitement social à l’égard de la seule souche attaquante reflète la discrimination entre la menace et la sécurité et, par conséquent, une mesure de la résilience au stress. Enfin, l’absence d’évitement social à l’égard de la souche attaquante reflète une altération de l’apprentissage conditionnel aversif. Le protocole vise à affiner les modèles murins actuellement utilisés de susceptibilité/résilience au stress en incluant des critères translationnels, en particulier la discrimination menace-sécurité et la généralisation de la réponse aversive, afin de catégoriser un seul groupe d’animaux chroniquement vaincus socialement en sous-groupes résilients et sensibles, faisant éventuellement progresser les futures approches translationnelles.

Introduction

Le stress est défini comme la perturbation de l’homéostasie causée par des stimuli physiques ou psychologiques¹. Le stress est un facteur de risque majeur bien connu pour le développement de troubles mentaux tels que le trouble de stress post-traumatique, la dépression et l’anxiété ^2,3. En particulier, le stress social est considéré comme un facteur de risque majeur pour le développement de troubles mentaux liés au stress⁴. Un type de stress social qui a acquis une importance particulière dans la recherche est le stress de subordination sociale⁵. Les souris, comme les humains, sont capables d’un riche ensemble de comportements sociaux⁶, ce qui les rend adaptées aux enquêtes impliquant un stress social. En laboratoire, lorsque les souris adultes sont logées en groupe, elles établissent une structure sociale impliquant la formation de rangs⁷. En conséquence, le modèle de colonie a été conçu pour étudier les effets des hiérarchies sociales naturellement établies dans les groupes mixtes de souris⁸. Au fil des ans, des variantes du modèle de la colonie ont été développées pour utiliser le stress de subordination sociale, y compris les modèles de groupe de même sexe, le modèle d’instabilité sociale et le modèle de la colonie d’intrus. Au cours des dernières années, cependant, une variante particulière connue sous le nom de modèle mâle résident-intrus a été popularisée dans la littérature, simplifiant la complexité sociale à deux souris : une résidente et un intrus. L’animal d’intérêt, connu sous le nom d’intrus, est placé dans la cage d’un éleveur plus grand, plus âgé et à la retraite, connu sous le nom de résident ou d’agresseur. Le résident attaque alors physiquement l’intrus comme méthode de confrontation, établissant une hiérarchie sociale dans laquelle le résident est dominant et l’intrus est subordonné. Lorsque les confrontations sont des événements ponctuels, elles sont classées comme « aiguës » (le « modèle de la défaite sociale aiguë »), tandis que les confrontations répétées qui durent plusieurs jours (généralement 10) sont connues comme « chroniques » (le « modèle de la défaite sociale chronique »). Dans le modèle de la défaite sociale chronique (CSD), les attaques sont intermittentes et généralement confinées à une période de 5 à 10 minutes⁹, appelée phase physique. Après la phase physique, l’intrus et le résident passent la nuit dans la même cage, séparée en deux par une paroi grillagée, permettant toutes les formes d’interaction sauf le contact physique. Cette configuration, connue sous le nom de phase sensorielle, induit un stress par l’apparition continue d’une menace au lieu d’une confrontation physique directe. En 2018, van der Kooji et ses collègues ont introduit un traitement de défaite sociale chronique modifié pour se concentrer sur la composante psychosociale du modèle en standardisant et en limitant strictement la phase^{physique 10}. Le modèle modifié limite les attaques physiques à trois épisodes de 10 s avec des résidents différents, se produisant à des intervalles de 15 minutes entre les épisodes de la phase sensorielle. Après le troisième épisode physique, la phase sensorielle dure toute la nuit. Ce cycle se répète pendant 10 jours consécutifs avec de nouveaux résidents par épisode. Le traitement modifié améliore la validité translationnelle du modèle de défaite sociale chronique, car les dommages physiques de l’intrus sont minimisés et la variabilité des résultats des durées différentes des attaques physiques est réduite.

Étant donné que le modèle CSD est utilisé pour étudier les maladies liées au stress (par exemple, la dépression, l’anxiété, le trouble de stress post-traumatique), des tests post-comportementaux sont choisis, y compris, mais sans s’y limiter, des tests comportementaux de l’agressivité, de la mémoire et de l’anhédonie. Au cours des dernières années, les tests comportementaux post-CSD chez la souris évaluent souvent comment et dans quelle mesure la sociabilité est affectée⁹. La sociabilité est définie comme la préférence innée des souris pour interagir socialement plutôt que d’éviter socialement un congénère. La sociabilité étant sujette aux effets du stress, des tests qui évaluent uniquement le développement de l’évitement social ont été établis. L’évitement social induit par le stress a une pertinence translationnelle car il représente l’un des principaux symptômes comportementaux de l’anxiété sociale et de la dépression chez l’homme¹¹. À l’instar des humains, toutes les souris ne développent pas d’évitement social après un traitement par CSD, ce qui suggère la présence d’individualité dans la réponse au stress. Cohen et ses collègues ont proposé que les critères comportementaux de coupure soient une approche prometteuse pour l’étude de la neurobiologie de l’individualité¹². La sélection des animaux en fonction de leur comportement entraîne une division des groupes, ce qui souligne la base des études gènes-environnement. Par la suite, les différents sous-groupes présentent souvent un enrichissement distinct de variants/modifications génétiques spécifiques, qui à leur tour peuvent être étudiés dans différentes conditions environnementales¹³. En conséquence, l’individualité dans le développement de l’évitement social a été utilisée pour diviser le groupe unique de souris mâles chroniquement vaincues socialement en deux sous-groupes : sensibles au stress (socialement évitantes) et résistantes au stress (socialement non évitantes ^9,14). Cependant, l’interprétation du phénotype d’évitement social chez la souris en tant que comportement inadapté ou adaptatif doit être considérée dans le contexte global du traitement (ici CSD) et du test comportemental post-traitement. De plus, le test comportemental post-traitement de choix évaluerait idéalement d’autres facettes de la sociabilité et pas seulement le développement de l’évitement social. Nos travaux récents ont révélé l’implication de l’apprentissage conditionné dans l’évitement social induit par l’ECD¹⁵. Plus précisément, l’évitement social induit par le CSD est une réponse conditionnée aversive aux traits caractéristiques de la souche des résidents servant de stimulus conditionné au stimulus inconditionné, à savoir les attaques des résidents. De plus, au sein du sous-groupe d’évitement social, certains individus peuvent faire la distinction entre les caractéristiques de la souche des résidents aversifs et celles d’autres nouvelles souches sûres, tandis que d’autres individus montrent un évitement social généralisé pour les deux souches. Nous proposons ici un test comportemental post-CSD affiné : le Social Threat-Safety Test (STST)¹⁵. Contrairement à d’autres tests d’interaction sociale⁹, le STST permet une évaluation simultanée du développement de l’évitement social en tant que mesure de la réponse conditionnée aversive correcte (c’est-à-dire un apprentissage conditionné réussi) et de la capacité de discrimination entre la menace sociale et la sécurité, qui sont toutes deux utilisées pour identifier les individus sensibles au stress et résilients au stress au sein d’un seul groupe de souris mâles chroniquement vaincues socialement. L’évaluation de la discrimination sociale entre la menace et la sécurité par rapport à la généralisation de la réponse aversive élargit les critères translationnels utilisés pour classer le groupe unique d’animaux chroniquement vaincus socialement en sous-groupes résilients et sensibles.

Protocol

Toutes les procédures ont été effectuées conformément à la directive du Conseil des Communautés européennes concernant le soin et l’utilisation des animaux pour les procédures expérimentales et ont été approuvées par les autorités locales (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz). La figure 1 représente une chronologie schématique. 1. Traitement Animaux d’intérêt : Procurez-vous des souris mâles C57BL6/J à l’âge…

Representative Results

L’indice d’interaction sociale comme mesure de la réponse conditionnelle aversiveUn indice d’interaction sociale ≥1 reflète une plus grande interaction sociale avec la cible sociale respective par rapport à l’exploration des enclos à mailles vides. Dans les conditions de base, définies ici comme n’ayant aucune expérience appétitive ou aversive avec les traits caractéristiques d’une souche spécifique (ici à la fois les cibles sociales pour le groupe témoin et la cible sociale …

Discussion

Le protocole comportemental décrit ici le test de sécurité et de menace sociale, utilisé pour diviser un seul groupe après un traitement CSD en trois sous-groupes différents, servant de méthode pour étudier la biologie sous-jacente de la susceptibilité et de la résilience au stress et pour tester des thérapies potentielles. Le contexte biologique et les détails techniques doivent être soigneusement pris en compte pour guider une conception expérimentale approfondie.

Différentes …

Materials

Arenas	Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/applications/sociability-cage	Three-chambered, rectangle in shape with a total size of 60 cm x  40 cm, made of acrylic transparent walls and smooth floors
Camera for video recording	Basler AG, Germany An der Strusbek 60-62 22926 Ahrensburg	ace Classic acA1300-60gc	If using automatic detection program, make sure cameras are compatible
Camera objective	KOWA Kowa Optimed Deutschland GmbH Fichtenstr. 123 40233 Duesseldorf: LMVZ4411 | 1/1.8" 4.4~11mm Varifokal Objektiv	Part-No. 10504
Detection program/Timer	Noldus, EthoVision-XT, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/ethovision-xt	Detection can be achieved either manually (using a timer or a software for manual scoring) or automatically
Housing cages	ZOONLAB GmbH, Hermannstraße 6, 44579 Castrop-Rauxel	3010010	Type 2 cages: 265 mm x 205 mm x 140 mm (l x w x h) i.e. 360 cm² bottom area. Made of Polycarbonate (Makrolone©) and Polysulfone. Lids are made of stainless steel. European standard cages for up to 5 mice (20–25 g). Autoclavable up to 134 °C
Mesh enclosures	Part of the Arena Package: Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/applications/sociability-cage	Small acrylic or metal cage-like with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm with openings of a 10 mm in size. Two mesh enclosures per arena would work but four is preferable (see point 2.5 in protocol)
Mesh wall	selfmade	N/A	Acrylic or metal, one for each cage. Size depends on cages used. The walls must not allow the two animals to have a physical contact
Social targets: Mice of the strains CD-1 and 129/Sv; retired male breeders	Mice provided by Charles River: Strain name: CD-1®IGS Mouse 129S2/SvPasCrl	Crl:CD1(ICR); 129S2/SvPasCrl	CD-1 and 129/Sv retired male breeders, single-housed, novel (unknown) conspecifics to the animals of interest. If retired male breeders are not available then males older than 1 year from both strains would suffice