Développement de modèles animaux éveillés pour le suivi des acouphènes et de l'hyperacousie - Thèses de Sorbonne Université
Thèse Année : 2024

Development of a vigil animal model for monitoring tinnitus and hyperacusis

Développement de modèles animaux éveillés pour le suivi des acouphènes et de l'hyperacousie

Résumé

The WHO estimates that by 2050, nearly 2.5 billion people, or 26% of the global population, will live with some form of hearing impairment, ranging from mild hearing loss to difficulties in perceiving and understanding speech. Among these auditory disorders, some individuals experience the perception of sounds in the absence of an external source, a condition known as tinnitus. This disorder affects approximately 14% of the population. For others, auditory stimulation can be incredibly unpleasant or even painful, even at volume levels considered normal by the majority. Epidemiological reports indicate that 2% to 15% of individuals experience hypersensitivity to everyday noises, ranging from discomfort to pain, a condition known as hyperacusis. It is, by far, the most common form of sound hypersensitivity.However, understanding the underlying pathophysiological mechanisms of hyperacusis and tinnitus remains limited and is one of the most significant obstacles to overcome in the development of effective treatments. This limited understanding of neurophysiology is largely due to the lack of reliable animal models, for which objectively quantifying a subjective perception poses a challenge. Additionally, hyperacusis and tinnitus often occur simultaneously, further complicating the deciphering of the involved mechanisms. To study hyperacusis and tinnitus, a cohort of mice was exposed to acoustic trauma (2 hours of noise at 95 dB SPL), resulting in temporary hearing loss known to induce either tinnitus, hyperacusis, or both. Recent studies on animal models have suggested that the neuronal correlates of these pathologies may be mediated by exaggerated responses to sounds and aberrant neuronal activity in central auditory pathways, commonly defined as hyperexcitability. To confirm this hypothesis, several behavioral tests and electrophysiological measurements of peripheral and cortical neuronal response to sounds were conducted in awake animals before and after trauma. Noise exposure caused an increase in startle reflex amplitude and a decrease in startle reflex inhibition by silence in some animals, known as possible behavioral correlates of hyperacusis and tinnitus, respectively. Therefore, strength scales of phenotypes were defined for these two pathologies. Positive correlations were found between our hyperacusis scale and the amplitude of the evoked response to sounds in the inferior colliculus and auditory cortex. The correlation appeared between 5 and 10 weeks after noise exposure. No similar correlation was found with the tinnitus scale, and there were no obvious changes in the spontaneous electroencephalogram of exposed animals.These results suggest that after temporary hearing loss, a subset of animals likely suffers from hyperacusis based on the simultaneous increase in their behavioral and neuronal response to sounds. These findings pave the way for a better characterization of the pathophysiological mechanisms affecting the central auditory system after noise overexposure, despite normal hearing thresholds.
L'OMS estime qu'en 2050, près de 2,5 milliards de personnes, soit 26% de la population mondiale, vivront avec un trouble auditif, allant de la perte de sensibilité auditive jusqu'à des troubles de la perception et de l'intelligibilité de la parole. Parmi ces troubles auditifs, certaines personnes perçoivent des sons en absence de source externe, ce que l'on appelle des acouphènes. Ce désordre touche environ 14% de la population. Pour d'autres personnes, la stimulation auditive peut être incroyablement désagréable, voire douloureuse, même à des niveaux de volume considérés comme normaux par la majorité des gens. Les rapports épidémiologiques indiquent que de 2% à 15% des personnes éprouvent une hypersensibilité aux bruits quotidiens, allant de l'inconfort à la douleur, nommée hyperacousie. C'est, de loin, la forme la plus courante d'hypersensibilité au son. Cependant, la compréhension des mécanismes physiopathologiques sous-jacents à l'hyperacousie et aux acouphènes reste limitée et constitue l'un des obstacles les plus importants à surmonter dans le développement de traitements efficaces. Cette compréhension limitée de la neurophysiologie est largement due à l'absence de modèles animaux fiables, pour lesquels la quantification objective d'une perception subjective pose un défi. De plus, l'hyperacousie et les acouphènes surviennent fréquemment simultanément, ce qui complique le décryptage des mécanismes impliqués. Pour étudier l'hyperacousie et les acouphènes, nous avons exposé une cohorte de souris à un traumatisme acoustique (2h de bruit à 95 dB SPL) entraînant une perte auditive temporaire - qui est connue pour induire soit des acouphènes, soit une hyperacousie, soit les deux. Des études récentes sur des modèles animaux ont suggéré que les corrélats neuronaux de ces pathologies seraient médiés par des réponses exacerbées aux sons et des activités neuronales aberrantes dans les voies auditives centrales, c'est-à-dire une hyperexcitabilité, telle qu'elle est communément définie. Pour confirmer cette hypothèse, nous avons réalisé plusieurs tests comportementaux et mesures électrophysiologiques de la réponse neuronale périphérique et corticale aux sons chez des animaux éveillés avant et après le traumatisme. L'exposition au bruit a provoqué une augmentation de l'amplitude du réflexe de sursaut et une diminution de l'inhibition du réflexe de sursaut par le silence chez certains animaux, connues comme des corrélats comportementaux possibles de l'hyperacousie et des acouphènes, respectivement. Nous avons donc défini des échelles de force des phénotypes pour ces deux pathologies. Nous avons trouvé des corrélations positives entre notre échelle d'hyperacousie et l'amplitude de la réponse évoquée aux sons dans le colliculus inférieur et le cortex auditif. La corrélation est apparue entre 5 et 10 semaines après l'exposition au bruit. Aucune corrélation similaire n'a été trouvée avec l'échelle des acouphènes. Il n'y a eu aucun changement évident non plus dans l'électroencéphalogramme spontané des animaux exposés. Ces résultats suggèrent qu'après une perte auditive temporaire, un sous-ensemble d'animaux souffre probablement d'hyperacousie au regard de l'augmentation simultanée de leur réponse comportementale et neuronale aux sons. Ces résultats ouvrent la voie à une meilleure caractérisation des mécanismes physiopathologiques qui affectent le système auditif central après une surexposition au bruit et malgré des seuils auditifs normaux.
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tel-04701252 , version 1 (18-09-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04701252 , version 1

Citer

Camille Dejean. Développement de modèles animaux éveillés pour le suivi des acouphènes et de l'hyperacousie. Biologie cellulaire. Sorbonne Université, 2024. Français. ⟨NNT : 2024SORUS168⟩. ⟨tel-04701252⟩
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