Un modèle amphibian pour l’étude du développement du contrôle de la respiration

Amphibians as a model system for the investigation of respiratory control development

Département de Pédiatrie, Université Laval, Centre de recherche, Hôpital Saint-François d’Assise, 10, rue de l’Espinay, Québec, G1L 3L5 Canada

^* Richard.Kinkead@crsfa.ulaval.ca

Résumé

Les progrès médicaux permettent la survie de bébés nés à des stades de prématurité de plus en plus précoces. Ces nouveau-nés requièrent des soins sophistiqués et coûteux afin de pallier leur immaturité respiratoire. Avec les complications liées au développement pulmonaire, l’instabilité respiratoire et les apnées associées à l’immaturité des circuits nerveux produisant la commande respiratoire constituent des causes importantes d’hospitalisation et de morbidité dans cette population des plus vulnérables. Ces imperatives médicaux, combinés à la curiosité des physiologistes, ont contribué à l’essor de la recherche en neurobiologie respiratoire. Bien que la majorité des travaux effectués dans ce domaine utilisent les rongeurs pour modèles expérimentaux, de récentes recherches effectuées à partir du tronc cérébral isolé provenant du ouaouaron (Rana catesbeiana) ont révélé les avantages techniques de ce modèle animal, tout en démontrant que les principes fondamentaux régissant le fonctionnement et le développement du système de contrôle de la respiration sont très semblables entre ces deux groupes de vertébrés. Cet article propose un survol des récentes avancées de cette aire de recherche en portant une attention particulière à la respiration épisodique, ainsi qu’au rôle de la modulation sérotoninergique et GABAergique de l’activité respiratoire au cours du développement.

Abstract

Recent medical advances have made it possible for babies to survive premature birth at increasingly earlier developmental stages. This population requires costly and sophisticated medical care to address the problems associated with immaturity of the respiratory system. In addition to pulmonary complications, respiratory instability and apnea reflecting immaturity of the respiratory control system are major causes of hospitalization and morbidity in this highly vulnerable population. These medical concerns, combined with the curiosity of physiologists, have contributed to the expansion of research in respiratory neurobiology. While most researchers working in this field commonly use rodents as an animal model, recent research using in vitro brainstem preparation from bullfrogs (Rana catesbeiana) have revealed the technical advantages of this animal model, and shown that the basic principles underlying respiratory control and its ontogeny are very similar between these two groups of vertebrates. The present review highlights the recent advances in the area of research with a focus on intermittent (episodic) breathing and the role of serotonergic and GABAergic modulation of respiratory activity during development.