Sous-page d'un taxon biologiqueNom : Rat brun ou surmulot Nom scientifique : Rattus norvegicus center|250px Rats de laboratoire (de la lignée wistar).Rat de laboratoire Rat
On appelle « rat de laboratoire » un rat issu d’une souche ou d'une lignée sélectionnée, élevée et reproduite à la demande des établissements d'expérimentation animale, ou parfois pour les leçons d'anatomie et de dissection .
Les rats étant bien plus faciles à élever que les singes (plus proches génétiquement de l'espèce humaine), ils sont devenus l'une des espèces les plus utilisées pour l'expérimentation animale. Après les souris, les rats forment l'espèce de mammifère la plus fréquemment utilisée en expérimentation animale (entre 2015 et 2020, les rats comptent pour environ 9 % du nombre total de vertébrés utilisés dans des procédures expérimentales en France. et dans l'Union européenne.). Leur utilisation, comme celle d'autres animaux, fait cependant l'objet de controverses depuis le siècle.
Toutes les souches de laboratoire ont été produites par sélection à partir de reproducteurs choisis par les éleveurs au sein d'élevages de Rat brun, dont les premiers individus provenaient de l'espèce sauvage Rattus norvegicus.
Le rats albinos et la plupart des autres rats familiers sont des descendants de rats utilisés en laboratoire.
Génomique du rat
thumb|Un rat albinos Le rat (Rattus norvegicus) est le troisième mammifère dont le séquençage du génome a été entrepris (juste après celui de la souris Waterston RH, Lindblad-Toh K, Birney E, Rogers J, Abril JF, Agarwal P, Agarwala R, Ainscough R, Alexandersson M, , Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome. Mouse Genome Sequencing Consortium, Nature, 5 décembre 2002 ; 420(6915):520-62 et de l'espèce humaine, et avant celui du chien). La souche choisie pour le séquençage a été une souche « BN rat » (BN/SsNHsd) provenant du (MCW) à partir d'une lignée « Harlan Sprague Dawley » et la plus grande partie du génome analysé provient de deux femelles, sauf quelques éléments et le séquençage du chromosome Y provenant d'un mâle.
Le génome du rat (ADN double brin linéaire, d'environ de paires de bases) est plus petit que celui de l'humain (2,9 milliards), mais plus grand que celui de la souris () avec lesquels il partage un certain nombre de gènes. Ce génome comprend environ de paires de bases organisées en 21 chromosomes. En 2004, il était séquencé à 90 %, permettant de supposer qu'environ 90 % des gènes du rat trouvent un équivalent dans l'ADN humain. Ce travail s'est fait avec l'aide du National Human Genome Research Institute (NHGRI). De plus, selon le consortium qui étudie ce génome, Rat Genome Sequencing project ConsortiumLe consortium réunit les laboratoires : Celera Genomics, Genome Therapeutics (now Oscient Pharmaceuticals), The Institute for Genome Research (aujourd'hui J. Craig Venter Institute), The University of Utah, le Children's Hospital Oakland Research Institute, le Medical College of Wisconsin, et le BC Genome Sciences Center, tous les gènes humains connus pour être associés à des maladies ont des équivalents dans le génome du rat Sous-portail consacré au génome du rat - Nature Richard A. Gibbs , Genome sequence of the Brown Norway rat yields insights into mammalian evolution, Rat Genome Sequencing Project Consortium ; Nature 428, 493-521, , .
Selon ce consortium, malgré un génome de taille différente,
Quelques spécificités génétiques du rat Certains gènes du rat n'existent pas chez la souris ; Ils proviendraient de l'expansion - au cours de l'évolution - de certaines familles de gènes (dont des gènes produisant des phéromones, ou impliqués dans l'immunité, la chemosensation, la désintoxication ou la protéolyse) ; Le rat dispose de gènes homologues (et plus précisément « orthologues ») de presque tous les gènes humains associés à des maladies connues chez l'espèce humaine, mais avec des différences dans leurs taux de substitution synonyme par rapport aux autres gènes (voir article du journal Nature → citation suivante) ; Environ 3 % du génome du rat est constitué de segments largement dupliqués ; ce taux est intermédiaire entre celui qui a été mesuré chez la souris (1-2 % du génome) et celui de l'humain (5-6 % du génome). Ces duplications se produisent principalement dans les régions « péricentromériques » (autour du centromère). Plusieurs expansions récentes de familles de gènes majeurs pourraient être dues à ces duplications génomiques. Le cœur euthérien de ce génome (paires de bases correspondant orthologuement à celles trouvées chez la souris et l'espèce humaine) comprend environ un milliard de nucléotides (soit environ 40 % du génome euchromatique du rat). Il contient aussi la plupart des « exons » et des éléments régulateurs connus, soit 1-2 % du génome). Une partie de ce cœur semble être sous contrainte sélective chez les rongeurs et les primates ; elle constitue 5 à 6 % du génome du rat. Le reste du génome semble évoluer de façon neutre ; Environ 30 % du génome du rat s'aligne sur le génome de la souris, et une part considérable de ces 30 % est constituée de répétitions propres aux rongeurs. Pour le reste (ce qui n'est pas aligné sur la souris), environ la moitié est constituée de répétitions spécifiques au rat . On observe plus d'occurrences de changements génomiques dans les lignées de rongeurs que dans celles de primates . Les taux locaux de microinsertions et de microdélétions, d'insertion d'éléments transposables sont fortement corrélés aux substitutions de nucléotides apparues depuis la divergence des rats et des souris (bien que ces événements se soient produits en plusieurs millions d'années et indépendamment chez les rats et les souris).
Base de données mondiale Cette base, appelée « Rat Genome Database » (RGD) rassemble les informations sur la génétique et génomique du rat Shimoyama, Mary, et al, Using Multiple Ontologies to Integrate Complex Biological Data Comp Funct Genomics, octobre-décembre 2005, 6(7-8): pp. 373–378. Cette base a été fondée en 1995 par le United States National Institutes of Health et hébergée par le A community view of progress and prospects in rat genetics - T. Aitman , Nat Genet, Nature, mai 2008 .
De nouveaux outils ont été construits pour l'accompagner et la valoriser dont le GBrowseGBrowse de Lincoln Stein, qui est une interface WEB open-source pour le genome project databaseDonlin, M. (2007, March) The Bioperl toolkit: Perl modules for the life sciences Curr Protoc Bioinformatics. Stein LD (2002) The generic genome browser: a building block for a model organism system database. Genome Res 12: 1599-610.
Élevage et reproduction thumb|Chez ce jeune rat de laboratoire, encore nu et aveugle, le système neuronal de contrôle du sommeil est déjà en place, très semblable à celui de l'adulte Infant Sleep: A Precursor to Adult Sleep? - PLoS Biology Vol. 3/5/2005, e168/mais comme chez l’humain, il dort plus que l’adulteKarlsson KÆ, Gall AJ, Mohns EJ, Seelke AMH, Blumberg MS (2005) The Neural Substrates of Infant Sleep in Rats. PLoS Biol 3(5): e143.
Ce rongeur omnivore et opportuniste, facile à élever produit une descendance rapide, grâce à une gestation courte (environ trois semaines) et à une maturité sexuelle acquise dès 40 jours environ ; dans certaines conditions, une même femelle peut ainsi donner naissance à soixante petits par an, soit indirectement descendants en un an.
Caractéristiques Elles varient selon les souches que les éleveurs ont cherché à standardiser et stabiliser. Durée de vie : 2,5 à 3 ans ; Mode de vie : crépusculaire ; Régime alimentaire : omnivore à tendance granivore (opportuniste) ; Poids moyen adulte : en moyenne (250 à pour les femelles, 450 à pour les mâles) ; Taille à l'âge adulte : en moyenne (20 à à l'âge adulte sans compter la queue) ; Longueur de la queue: 13 à . Comportement, intelligence : Cet animal grégaire et sentient est capable d'apprendre et mémoriser (par exemple un chemin dans un labyrinthe). C'est un animal social. Capable de distinguer certaines causes et de les associer à des effets (« raisonnement causal ». .), il adapte son comportement à son environnement pour échapper aux pièges ou activer des mécanismes, par exemple pour trouver des récompenses sous forme de nourriture. Il se montre capable d'empathie pour ses semblablesInbal Ben-Ami Bartal1, Jean Decety1,2,4, Peggy Mason (2011), "Report Empathy and Pro-Social Behavior in Rats" ; Science 9 December 2011: Vol. 334 no. 6061 pp. 1427-1430 (résumé), notamment en difficultéEmily Underwood (2015) Rats forsake chocolate to save a drowning companion; News du magazine Science ; 12 mai 2015, consulté 2015-05-14. Ces caractéristiques en font un modèle intéressant pour l'éthologie ou l'étude de certains neurotoxiques, tout en soulevant une problématique éthique importante.
Ces rats domestiqués diffèrent significativement des rats sauvages, de plusieurs manières : Ils sont plus calmes, ils mordent moins et peuvent tolérer une plus grande promiscuité et un espace individuel plus restreint ; Ils se reproduisent plus tôt, et en produisant une descendance plus abondante ; Leurs cerveau, cœur, foie, reins, glandes surrénales sont plus petits.
Utilisations vignette|Nombre d'utilisations de rats par les laboratoires français Au fil des ans, des rats ont été utilisés dans de nombreuses études expérimentales ajoutant à notre compréhension de l'évolution des mammifères (dont le rat Karn RC, Laukaitis CM, The roles of gene duplication, gene conversion and positive selection in rodent esp and mup pheromone gene families with comparison to the abp family ; PLoS One. 2012; 7(10):e47697. Epub 19 octobre 2012) et permettant de faire des extrapolations sur la condition humaine. En effet de par leurs similitudes physiologiques avec l'Homme et le fait que tous les gènes connus pour être associés à des maladies chez ce dernier ont un équivalent chez le Rat (Selon le Rat Genome Sequencing project Consortium), celui-ci est un organisme modèle particulièrement adapté aux études sur les maladies génétiques. Mais ce n'est pas tout, en raison de leurs fortes sociabilités les rats de laboratoires sont aussi utilisés pour des études comportementales et neuro-toxicologiques comme les études sur les effets de l'addiction aux drogues (dont alcool, tabac et nicotine Chen H, Hiler KA, Tolley EA, Matta SG, Sharp BM, Genetic factors control nicotine self-administration in isogenic adolescent rat strains ; PLoS One. 2012; 7(8):e44234. Epub 28 août 2012).
Enfin leurs caractéristiques zootechniques idéales en font des sujets adaptés pour les études sur les effets des médicaments ou d'autres substances ou environnements susceptibles d'affecter la santé ou d'intéresser la médecine ou la nutrition.
Chiffres Au total, depuis 2015, plus de cent cinquante mille rats sont utilisés chaque année dans les laboratoires français.. À l’échelle de l’Union européenne, environ un million de rats sont utilisés chaque année.
Exemples d'utilisation thumb|Un rat de laboratoire en situation d'examen (par tomographie par émission de positrons) thumb|La dissection est encore utilisée pour observer, analyser ou peser les organes internes et les réseaux nerveux, lymphatiques, circulatoires, des parasitoses, etc. Rien que dans le domaine de la médecine, les rats ont été très utilisés dans les domaines suivants : chirurgie, anesthésie, désinfection Kuntz, C. Comparison of laparoscopic versus conventional technique in colonic and liver resection in a tumor-bearing small animal model. Surg. Endosc. 16, 1175−1181 (2002)…