OpenStride : un système d'actométrie à plate-forme de force open source et peu coûteux pour la quantification de l’activité motrice et du comportement des rongeurs

Pourquoi mesurer de minuscules pas compte

La manière dont un animal se déplace peut en dire long sur son cerveau et son corps, des tremblements subtils aux pas maladroits et instables. Les chercheurs étudient souvent ces changements chez la souris et le rat pour explorer des affections telles que des tremblements de type parkinsonien, des ataxies héréditaires, ou les effets de nouveaux médicaments. Pourtant, les outils pour mesurer précisément le mouvement naturel ont été coûteux, fermés et difficiles à se procurer. Cet article présente OpenStride, un système open source peu coûteux qui permet aux laboratoires du monde entier de suivre le mouvement des rongeurs en détail à l’aide de pièces qu’ils peuvent imprimer et assembler eux‑mêmes.

Une plate‑forme simple avec un sens du toucher dissimulé

OpenStride ressemble à une petite boîte au sol plat, mais sa surface de marche repose sur quatre capteurs de force, un près de chaque coin. Lorsqu’une souris ou un rat se déplace librement, son poids se répartit sur les capteurs. À partir de ces forces changeantes, le système calcule le centre de masse de l’animal des centaines de fois par seconde, transformant chaque pas en une trace précise de positions. Le matériel est fabriqué à partir de pièces en plastique imprimées en 3D, d’un boîtier en acrylique transparent, de cellules de charge peu coûteuses et d’une unique carte d’acquisition de données, le tout monté sur une base en béton lourde avec des coussinets en mousse pour amortir les vibrations. L’ensemble coûte environ 550 dollars US à construire en utilisant des outils courants dans les ateliers universitaires.

Des forces brutes aux cartes de mouvement

Les auteurs ont développé un logiciel qui enregistre les signaux bruts des quatre capteurs, les convertit en positions au fil du temps, puis calcule des mesures utiles du mouvement. Pour l’activité générale, OpenStride additionne la distance parcourue par l’animal, sa vitesse et la fréquence des pauses d’au moins une seconde. Il suit également si l’animal préfère les bords de l’arène carrée ou passe du temps dans le centre ouvert, un test classique de comportement anxieux. Toutes ces calculs reposent sur la trajectoire du centre de masse, après un lissage simple que l’utilisateur peut ajuster. Comme le système stocke les données non filtrées, les chercheurs peuvent appliquer de nouvelles analyses ultérieurement sans refaire les expériences.

Mettre la précision et la stabilité à l’épreuve

Pour montrer que les mesures d’OpenStride sont fiables, l’équipe a d’abord testé l’appareil sans animaux. Un petit poids placé au centre de la plaque dérivait à peine sur une minute, avec des variations de position mesurées en fractions de millimètre. Des poids plus lourds réduisaient même les petites tremblements et rendaient le système moins sensible aux perturbations, comme une balle de ping‑pong lâchée à proximité. Ensuite, les chercheurs ont tracé des trajectoires diagonales droites avec un doigt d’un coin à l’autre et retour. Les distances calculées à partir des données des capteurs correspondaient étroitement à la longueur diagonale réelle du sol de 30 par 30 centimètres sur des essais répétés, confirmant que le système peut capturer la longueur de trajectoire avec précision.

Observer des animaux sains et instables en mouvement

L’équipe a ensuite enregistré de véritables animaux. Une souris normale et un rat normal ont chacun exploré l’arène pendant plusieurs minutes, produisant des trajectoires emmêlées reflétant leurs styles de déplacement différents. La souris errait de manière plus continue et restait majoritairement près des parois, tandis que le rat marchait moins et passait plus de temps presque immobile. À partir des mêmes données, le logiciel a identifié les périodes de faible mobilité et a cumulé un total évolutif, ainsi que le temps passé au centre versus sur les bords. Enfin, les chercheurs ont comparé des rats sains avec des rats « shaker » portant une mutation entraînant une dégénérescence cérébelleuse progressive et une démarche instable. En examinant le degré de torsion de chaque segment d’une seconde de la trajectoire, ils ont dérivé un « ratio d’ataxie » qui était plus élevé chez les rats shaker. Ils ont également analysé le signal de vitesse dans le domaine fréquentiel et trouvé une puissance accrue dans la bande 3 à 8 hertz, reflétant un tremblement plus marqué chez les animaux affectés.

Ce que cet outil nouveau signifie pour les études futures

OpenStride n’égale pas la précision la plus fine des systèmes commerciaux anciens et coûteux et enregistre à une fréquence d’échantillonnage plus faible, mais ce compromis le rend abordable, flexible et facile à reproduire. Les auteurs ont publié tous les fichiers de conception, la liste des pièces et les scripts logiciels sur un site d’hébergement de code public afin que d’autres groupes puissent construire, adapter et étendre le système. Pour de nombreuses questions en neurosciences, psychologie et pharmacologie, en particulier celles centrées sur l’activité globale, des mesures simples de la démarche instable ou le tremblement chez le rat, OpenStride fonctionne déjà bien. À mesure que davantage de chercheurs l’adopteront et le modifieront, cette plate‑forme ouverte pourrait aider à orienter l’étude du comportement animal vers des mouvements plus riches et plus naturels, mesurés avec des outils que tout laboratoire correctement équipé peut assembler.

Citation: Yang, Y., Cooper, B., Houghton, M. et al. OpenStride: an inexpensive, open-source force plate actometry system for quantification of rodent motor activity and behaviour. Sci Rep 16, 15147 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44953-z

Mots-clés: comportement des rongeurs, plate-forme de force, analyse de la démarche, tremblement, matériel open source