Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 21/05/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-105624)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le Claustrum est une petite structure télencéphalique ayant la caractéristique de projeter à l’ensemble du cortex cérébral. Outre son rôle supposé dans la conscience, il est associé à diverses fonctions physiologiques, allant de la régulation du cycle veille-sommeil à la modulation des processus attentionnels. De manière intéressante, des études récentes suggèrent un rôle central du Claustrum dans les mécanismes de consolidation mnésique, i.e. le processus permettant le stockage à long terme des informations mnésiques nouvellement acquises. Cette perspective revêt une importance particulière étant donné que ces processus de consolidation sont altérés précocement dans la maladie d’Alzheimer, une pathologie caractérisée, entre autres, par des déficits mnésiques. Des données préliminaires sur un modèle murin pré-clinique de la maladie d’Alzheimer (génétiquement modifiée) ont révélé une altération précoce de l’activité claustrale. L’objectif de ce projet est de mieux comprendre le fonctionnement du Claustrum en condition normale et pathologique, avec un accent particulier sur son rôle potentiel dans la modulation des processus de consolidation mnésique. Une approche novatrice consistera à restaurer une activité claustrale physiologique dans le but de récupérer un phénotype comportemental sain chez des souris génétiquement modifiées modélisant la phase pré-clinique de la maladie d’Alzheimer.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet permettra donc de 1) caractériser pour la première fois l’activité physiologique du Claustrum au cours du cycle veille-sommeil et en fonction des différents états de vigilance ; 2) de déterminer par quels mécanismes le Claustrum sous-tend la consolidation mnésique et 3) de déterminer si la stimulation spécifique de ce noyau mimant son fonctionnement physiologique permet de restaurer une consolidation mnésique normale chez un modèle préclinique de la maladie d’Alzheimer. Cette étude permettra de mieux comprendre le réseau cérébral impliqué dans le processus de consolidation mnésique, tout en ouvrant de nouvelles perspectives pour restaurer cette consolidation dans le contexte pathologique de la maladie d’Alzheimer.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Lors de la procédure 1, Les animaux seront soumis à une chirurgie (3h). Ils seront isolés le temps d’expériences de déplacement d’objet ainsi que de remplacement d’objet avec des jours d’habituation, d’acquisition et de test (10 minutes par séance). Ils seront également isolés pour des durées plus longues lors de l’aquisition (3h avant et après les 10 minutes) ainsi que lors de la privation de sommeil
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La chirurgie peut induire de la douleur et une altération de l’état de santé des animaux. Un isolement de maximum 48h sera nécessaire après la chirurgie ainsi que pour l’expérience d’enregistrement de l’activité Claustrale en fonction des états de vigilance durant un nycthémère complet (procédure 1). Cet isolement pourra provoquer un stress. Les souris des groupes d’activation ou d’inhibition pharmacologique du claustrum et leur contrôle devront subir une contention avant l’injection en intra-péritonéal de l’agent pharmacologique ou véhicule. La contention ainsi que l’injection peuvent causer un état de stress chez l’animal.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’ensemble des animaux sera mis à mort afin de prélever le tissu cérébral fixé
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Notre projet vise à étudier le rôle du Claustrum dans la consolidation de la mémoire et ses possibles altérations chez un modèle murin de la maladie d’Alzheimer. A l’heure actuelle, ce projet ne peut ni être réalisé à l’aide de modèles cellulaires, ni être simulé par des techniques informatiques. En effet, la mémoire repose sur la présence d’interactions fonctionnelles dynamiques entre structures cérébrales et nécessite donc de travailler chez l’animal.
2. Réduction
Les calculs de puissance sont pris en compte dans la détermination du nombre d’animaux requis pour les expérimentations. Les expériences d’imagerie calciques associées à l’approche pharmacologique et celles d’optogénétique sont dépendantes : 1) de la bonne expression des virus et 2) d’une localisation exacte (à 50µm) de la fibre. Les expériences précédentes réalisées chez nos collaborateurs montrent que des groupes de 20 animaux sont nécessaires pour arriver à 12 animaux effectuant l’entièreté du protocole et pouvoir détecter des différences inter-groupes de l’ordre de 15-20%. Des tests statistiques paramétriques sont effectués.
3. Raffinement
La chirurgie sera opérée sous anesthésie gazeuse supplémentée par une couverture analgésique locale par injection sous-cutanée au niveau de la zone d’incision chirurgicale. Une pommade d’anesthésique local limitera les douleurs aux oreilles dues aux barres d’oreilles, l’ajout de pommade à base de vitamine A limitera le dessèchement oculaire. Pendant la chirurgie une injection sous cutanée d’un anti-inflammatoire non stéroïdien assurera l’analgésie et il sera ajouté au biberon pendant 1 à 3 jours pour assurer l’analgésie post-opératoire. Enfin, la température corporelle sera maintenue grâce à un tapis chauffant thermostaté. La lutte contre l’hypothermie se poursuit jusqu’au réveil complet de l’animal en plaçant sa cage sous une lampe chauffante. Elle sera suivie d’un isolement de 48 heures maximum afin de ne pas provoquer de changement dans la hiérarchie dans la cage, en laissant le temps à la souris de bien se remettre de la chirurgie. L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l’expérience par du personnel formé, plus particulièrement avec une observation détaillée la semaine suivant la chirurgie. En amont des expériences, les animaux seront familiarisés à la manipulation par l’expérimentateur afin de diminuer le stress. Ils seront également habitués à l’utilisation d’une boite (plutôt qu’un tunnel qui abimerait le dispositif électrophysiologique) pour le transport de l’animal depuis sa cage d’hébergement au dispositif expérimental et vice-versa. Un isolement temporaire sera nécessaire mais ne dépassera pas 12h pour réaliser les tâches comportementales et la privation de sommeil.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’espèce animale choisie est la souris. La question posée requiert un modèle animal possédant une structure neuroanatomique comparable à celle du cerveau humain. En particulier l’hippocampe, le cortex frontal sont des cibles majeures du Claustrum et sont affectées dans la maladie d’Alzheimer. Ces structures anatomiques sont conservéeschez la souris, mais pas chez des organismes plus simples tels que C. Elegans, drosophile ou poisson zèbre. Le modèle génétiquement modifié de la maladie d’Alzheimer (disponible au laboratoire) constitue un modèle de référence pour étudier l’impact de la pathologie amyloïde sur la dynamique cérébrale. L’ensemble des souris sera utilisé à un stade de développement correspondant à de « jeunes adultes ». Les procédures débuteront entre 8 et 10 semaines. En effet, à cet âge, le système nerveux central est complètement développé (les interneurones hippocampiques sont matures à l’âge d’1 mois), et les souris présentent d’excellentes performances de mémoire spatiale.