Rats en conditions expérimentales : mesurer et minimiser le stress aigu

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Il existe une bibliographie abondante sur le stress, depuis les premiers travaux de H Selye[1] en 1956. En revues récentes, citons l’article de S. Lupien et al sur les effets du stress sur la cognition[2] et de L. Martin sur les impacts immunitaires[3], ainsi qu’une conférence éclairante du Dr Frédéric Caniniqui explose clairement les mécanismes généraux et individuels du stress, ses effets bénéfiques ou pathologiques.

Rats de laboratoire : une expérience cumulative du stress

De leur naissance à leur utilisation dans le cadre d’une procédure expérimentale, nos rats de laboratoire sont soumis à de multiples situations quotidiennes susceptibles de les stresser, et de perturber temporairement ou durablement leurs équilibres physiologique et comportemental, tout autant que les résultats expérimentaux. Face à toute modification de leur environnement interne (mémoire, douleur, microbiote, maladie, …) ou externe (facteurs environnementaux), le cerveau évalue si la situation est potentiellement une menace pour l’organisme ou non. Si tel est le cas, les mécanismes physiologiques régulateurs du stress entrent en jeu, pour permettre à l’animal de retrouver son équilibre. Ces mécanismes peuvent cependant être dysfonctionnels, soit de manière constitutive ou ontogénique, soit du fait d’un évènement unique particulier ayant induit un état de stress post traumatique, soit en raison d’un cumul excessif d’évènements stressants débordant les capacités adaptatives de l’animal, qui est alors en état de stress chronique pathologique. 

Quelle que soit l’agression, la réaction physiologique initiale est la même. Au niveau cérébral, le système limbique et plus particulièrement l’amygdale et l’hippocampe, analyse les signaux provenant de l’environnement ou du corps.  Un signal d’alarme déclenche la cascade des réponses biologiques au stress, avec l’activation des neurones de types noradrénergiques au niveau du locus coeruleus. La libération d’adrénaline ou de noradrénaline induit une augmentation de la vigilance, de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle, une respiration accélérée, une bronchodilatation, et bien d’autres effets métaboliques tels qu’une hyperglycémie, une hyperthermie ainsi qu’une diminution de l’activité digestive. Ainsi l’animal est aussitôt en état de lutter efficacement contre l’agression qui le menace.   

Evaluation du stress chez le rat : quelles possibilités pour l’expérimentateur ?

Une modification des fréquences cardiaque et respiratoire est un des premiers signes facilement objectivables du stress. Il peut donc être utile de quantifier et qualifier ces deux paramètres, d’une part pour s’assurer que l’animal est capable de s’adapter aux contraintes expérimentales (e.g., avec des augmentations de fréquences cardiorespiratoires de plus en plus faibles au fur et à mesure que le rat est soumis aux mêmes contraintes expérimentales, montrant ainsi qu’il est de moins en moins perturbé par celles-ci), d’autre part pour s’affranchir de potentiels biais expérimentaux (résultats modifiés surtout si les sources de stress sont incontrôlables ou répétées comme ça peut être le cas dans une animalerie). Il est largement admis que le stress est, durant les études, un facteur important de variabilité individuelle et de biais expérimentaux5,6,7Pourtant ces biais ne sont pas toujours pris en compte au quotidien dans un travail expérimental, faute de dispositif simple et non invasif permettant de mesurer en temps réel les modifications physiologiques immédiates de l’animal, ainsi que celles de son activité.

De tels systèmes existent aujourd’hui, comme le gilet connecté DECRO®, capable de suivre de manière non invasive les constantes cardiaques et respiratoires et l’activité du rat8. Le stress transitoire induit par la contention et par la pose de l’équipement est directement objectivable car les variations physiologiques connexes enregistrées des fréquences cardiaque et respiratoire permettent de le mesurer, de mettre en évidence les différences liées à l’animal ou au manipulateur, et de rendre compte des capacités d’adaptation de l’animal à ce dispositif. Outre l’objectivation de la réaction physiologique du stress pendant cette phase de mise en place du dispositif, un enregistrement continu des paramètres cardiaque et respiratoire permet de prendre en compte, au quotidien, l’importance du stress lié aux facteurs environnementaux, et de mieux les contrôler en réduisant les biais expérimentaux.

Réduction du stress en animalerie : quelles solutions possibles ?

La prévention du stress est essentielle en animalerie mais il faut pouvoir mesurer les effets des actions mises en œuvre à cette fin. Elle porte à la fois sur la réduction des facteurs de stress et sur l’augmentation des capacités d’adaptation des individus. Elle passe également par la qualité de l’hébergement, l’adéquation du programme d’enrichissement et de socialisation, et le raffinement de tous les actes auxquels les animaux sont soumis. De plus en plus, l’attention est portée sur la compréhension fine de l’état émotionnel des animaux9, 10, en particulier pour réduire l’anxiété et promouvoir des comportements “optimistes” d’adaptation11.


[1] Tan, Siang Yong, et A Yip. « Hans Selye (1907–1982): Founder of the stress theory ». Singapore Medical Journal 59/4 (2018): 170‑71.https://doi.org/10/gf8hh7.

[2] Lupien S et al « Effects of stress throughout the lifespan on the brain, behaviour and cognition ». Nature reviews neuroscience 10/6 (2009): 434.https://doi.org/10/bfqq5b.

[3] Martin, Lynn B. « Stress and Immunity in Wild Vertebrates: Timing Is Everything ». General and Comparative Endocrinology 163/1‑2 (2009): 70‑76. https://doi.org/10/frdgcd.

4 https://bit.ly/stress-Canini2019

5 Kokolus K et al. « Baseline Tumor Growth and Immune Control in Laboratory Mice Are Significantly Influenced by Subthermoneutral Housing Temperature. » PNAS (2013),. https://doi.org/10/f5jgb5.

6 Allen-Blevins C et al « Handling Stress May Confound Murine Gut Microbiota Studies ». PeerJ 5 (2017): e2876. https://doi.org/10/gf65rr.

7 Repasky E et al « Stress, Metabolism and Cancer: Integrated Pathways Contributing to Immune Suppression ». The Cancer Journal 21/2 (2015): 97103. https://doi.org/10/f67mrt.

8 Flenet, T., barret H., Chastel, E., Momtaz, A., Eynard, C., Boixel, C. . Raffinement du suivi cardiorespiratoire chez le rongeur : développement et validation d’une nouvelle solution de télémétrie. STAL 47  (2019): 14-20.  

9 Makowska, I. Joanna, et Daniel M. Weary. « Assessing the Emotions of Laboratory Rats ». Applied Animal Behaviour Science 148/12 (2013): 112. https://doi.org/10/f5c8zn.

10Jirkof P et al « Assessing Affective State in Laboratory Rodents to Promote Animal Welfare—What Is the Progress in Applied Refinement Research? » Animals 9/12 (2019): 1026. https://doi.org/10/gg44f3.

11Destrez A et al « Repeated Exposure to Positive Events Induces Optimistic-like Judgment and Enhances Fearfulness in Chronically Stressed Sheep ». Applied Animal Behaviour Science 154 (2014): 30–38. https://doi.org/10/f54fd7.

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