Advancing pain research and animal welfare: focusing on the Rat Grimace Scale and reporting standards

Abstract

Les comportements non-stimulés pour évaluer la douleur chez les animaux suscitent un intérêt grandissant. Un exemple est la « Rat Grimace Scale » (RGS), une échelle de douleur basée sur 4 unités d’action d’expressions faciales: resserrement orbital, aplatissement nez / joue, changements d’oreilles et vibrisses. Le potentiel de cette échelle et ses limites demeurent à déterminer. La RGS standard est laborieuse à compléter (enregistrement de vidéos et extraction manuelle des images). Par conséquent, cette thèse a évalué si l'application en temps réel était possible. En comparant les résultats obtenus en temps réel à la méthode standard, il a été constaté que les résultats étaient similaires. Ainsi, la fiabilité de la RGS en temps réel élargit grandement son applicabilité en tant qu’outil clinique et de bien-être. Toutefois, l'applicabilité de la RGS dans la douleur viscérale aiguë et chronique demeurent inexplorée. Par conséquent, cette thèse a évalué si la RGS pouvait évaluer la douleur à partir d'un modèle de colite aiguë et chronique de « dextran sulfate sodium » (DSS). Deux autres outils comportementaux (enfouissage et « Composite Behaviour Score » [CBS]) ont également été évalués. Ils ont été comparés au « Disease Activity Index » (DAI), un outil commun d'évaluation de la sévérité de la maladie. La RGS et l’enfouissage ont augmenté et diminué respectivement lorsque le DAI a augmenté. De futures études sont nécessaires pour valider le CBS. Cette étude démontre que le RGS peut évaluer la douleur viscérale et potentiellement plusieurs types de douleur. La nécessité d'une formation avant la notation RGS a également été investiguée en évaluant la fiabilité de l'évaluateur après avoir reçu une formation ou aucune formation. Il a été constaté que la formation était bénéfique pour améliorer la fiabilité en plus de réduire la variabilité alors que la notation de plusieurs images seulement ne l’était pas. En outre, les évaluateurs obtenaient des résultats fiables après une période d'inactivité. Cette étude démontre donc le besoin de former les nouveaux évaluateurs. Par ailleurs, cette thèse a également étudié si la publication des directives ARRIVE « Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments » avait entraîné une amélioration des normes de déclaration. Cette étude a montré que les normes de déclaration ne s’étaient pas améliorées de manière significative, mais aussi que les articles publiés dans des revues qui soutiennent les directives ARRIVE n’ont pas de meilleurs standards. Par conséquent, cette étude souligne la nécessité d'imposer les directives ARRIVE pour assurer une amélioration significative. Dans l'ensemble, cette thèse a démontré l'utilité de la RGS en temps réel comme outil d'évaluation clinique de la douleur viscérale chronique ainsi qu’en recherche. Elle souligne également le besoin de former les évaluateurs avant la notation RGS. Enfin, il a été démontré que les normes de déclaration restent faibles et que les directives ARRIVE doivent être imposées. Il est à espérer que ces études encourageront la progression de la recherche sur la douleur par l’amélioration des standards de déclaration ainsi que par l’utilisation de la RGS et autres comportements spontanés pour évaluer la douleur.

There is growing interest in the use of non-evoked spontaneous behaviours to assess pain in animals. A tool that measures such behaviours is the Rat Grimace Scale (RGS), a validated facial expression pain scale consisting of four “action units”: orbital tightening, nose/cheek flattening, ear changes and whisker changes. The strengths and limitations of the RGS are not fully explored. One limitation of the RGS (using the standard scoring method) is its time- and labour-intensive nature (video recording and manual image extraction are required). A primary goal of my research was to evaluate the feasibility of real-time RGS scoring. To accomplish this, the standard and real-time assessment methods were compared. It was found that both scoring methods were comparable and demonstrated the utility of real-time RGS scoring. This provides evidence that the RGS may be utilised not only as a research tool, but a useful clinical and welfare tool as well. A further goal was to explore the use of the RGS in a visceral and chronic pain model. The RGS was hence tested in a dextran sulfate sodium (DSS) colitis model. Two other behavioural tools (burrowing and the composite behaviour score [CBS]) were also evaluated. These behavioural tools were compared to the Disease Activity Index (DAI), a common tool assessing disease severity in colitis models. The RGS and DAI scores increased and decreased concurrently. This study demonstrates that the RGS can be applied to assess chronic visceral pain and may be used to assess the mechanisms of different pain types. The need for training prior to RGS scoring was explored by assessing the rater reliability after receiving training or no training (scoring of multiple images only). This study demonstrates that training is beneficial; training improved scoring reliability and reduced variability. This was not observed in raters who received no training. Additionally, trained raters could still score reliably four years later. Therefore, this study demonstrates the need for new raters to be trained in RGS use to improve reliability. Lastly, this thesis explores whether the publication of the ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) guidelines improved the reporting standards of animal studies. This study found that reporting standards had not improved meaningfully, and the standard of reporting was no better in papers published in journals that support the ARRIVE guidelines. Therefore, this highlights the need for the enforcement or refinement of ARRIVE guidelines to ensure meaningful improvement of reporting standards. Overall, this thesis demonstrates the utility of the RGS as a practical pain assessment tool, with real-time application and the ability to assess chronic visceral pain. It highlights the need for raters to be trained prior to RGS scoring. Lastly, it demonstrates that the implementation of reporting standards in line with the ARRIVE guidelines are low, and enforcement may be required to ensure widespread application. It is the hope that these studies will encourage the use of the RGS and other non-evoked spontaneous behavioural pain assessment tools and will improve reporting standards in medical literature that advance pain research.