Effets de la stimulation électrique subthalamique sur le comportement alimentaire du porc

Influence of high frequency stimulation of the subthalamic nucleus in food intake behavior in pig

• Auteur / Autrice : Paul Sauleau
• Direction : Charles-Henri Malbert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stéréotaxie

Comportement alimentaire

Porc

Cerveau -- Stimulation

Noyau subthalamique

Résumé

L’observation d’une prise de poids anormalement élevée chez les patients parkinsoniens traîtés par stimulation subthalamique chronique, nous a amené à développer un modèle de stimulation subthalamique sur le porc afin d’étudier le rôle physiologique de ce noyau sur le comportement alimentaire. Nous avons développé une procédure chirurgicale permettant d’implanter des électrodes subthalamiques et, dans un second temps, nous avons évalué, sur une période de trois mois, plusieurs facettes du comportement alimentaire chez quatre animaux implantés en comparaison avec quatre animaux contrôle, vierges de toute intervention neurochirurgicale. Ainsi avons nous analysé les caractéristiques du profil d’ingestion lors d’un repas test de 30 minutes et en condition de libre accès à la nourriture sur 24 heures. Le choix spontané des animaux face à trois aliments différant de par leur palatabilité et leur contenu énergétique a également été analysé. Enfin, la composante motivationnelle des animaux a été analysée au moyen de deux expériences reposant sur des paradigmes de conditionnement opérant. Nos résultats nous incitent à penser que la stimulation subthalamique interfère essentiellement avec les phases préliminaires dites « d’approche » du comportement alimentaire mais ne modifie pas le profil d’ingestion proprement dit. Plus spécifiquement, lors des paradigmes de conditionnement opérant (obtention de nourriture par appuis sur un bouton dont la position variait de manière pseudo-aléatoire), les animaux stimulés ont présenté un nombre de persévérations et d’erreurs supérieurs aux animaux contrôle. Ceci traduit très vraisemblablement un défaut de flexibilité des programmes moteurs par « adhérence » excessive à l’action en cours et difficulté à initier une nouvelle action. De manière plus générale, cette étude soulève l’intérêt du modèle du porc pour des études fondamentales de neuroimagerie et de neurochirurgie.

The observation of abnormally high weight gain in patients with Parkinson’s disease undergoing chronic stimulation of the subthalamic nucleus led us to develop a model of chronic subthalamic stimulation in pigs, in order to study the physiological role of this nucleus in food intake behavior. The initial phase of the study consisted in designing the surgical procedure required for bilateral implantation of subthalamic electrodes in a porcine model. In the second phase, we compared, over a three-month period, four implanted animals with four control animals which had never undergone any neurosurgical intervention. Several aspects of their food intake behaviour were investigated, using a range of behavioral tests, some of which being specifically designed for our study. We observed the characteristics of the animals’ ingestive profile during a 30-minute test meal, as well as in a condition of free access to food over a 24-hour period. The spontaneous feeding behaviour of these animals when given a choice of three foodstuffs with various levels of palatability and energy content was also analysed. Lastly, the animals’ motivational component was probed in two experiments based on operant conditioning paradigms. Our results suggest that subthalamic stimulus essentially interferes with the preliminary, so-called “food approach” phases of feeding behaviour and does not modify the actual ingestive profile. More specifically, in the operant conditioning experiments (leaning against a button placed in pseudorandom positions to obtain food), the stimulated animals displayed higher perseveration and error rates than the control animals. In all likelihood, this reflects impaired flexibility of motor programmes due to excessive “adherence” to the ongoing action and difficulty initiating a new one. More generally, this study highlights the usefulness of using the pig model for fundamental neuroimaging and neurosurgery studies.