Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 06/02/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-398561)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La perception que nous avons de notre rythme cardiaque peut réguler nos états émotionnels. En conséquence, une dérégulation de cette perception peut prédisposer à des maladies psychiatriques (anxiété, panique). Cependant, le rythme cardiaque est lié à d’autres variables, comme l’activité physique, rendant difficile son analyse spécifique et limitant nos connaissances sur les mécanismes neuronaux de la perception cardiaque. Ce projet, réalisé chez la souris, a 4 objectifs (1) Développement de deux méthodes de manipulation du rythme cardiaque pour pouvoir étudier spécifiquement la perception du coeur. Nous choisirons la méthode permettant le contrôle le plus fin et minimisant les effets sur la physiologie et le comportement. (2) Mesurer comment le cerveau représente l’information cardiaque. Pendant les stimulations cardiaques, nous enregistrerons chez la souris de grandes populations de neurones. Ces mesures permettront de relier l’activité neuronale aux stimulations cardiaques. (3) Evaluer le rôle du cortex dans l’utilisation de l’information cardiaque. Nous effectuerons 3 tâches permettant de mesurer différents aspects de l’impact du cœur : la perception cardiaque, l’effet du cœur sur la prise de risque et sur l’apprentissage respectivement. (4) Evaluer l’impact de molécules utilises en psychiatrie dans l’utilisation de l’information cardiaque. Dans les trois même tâches que (3), nous évaluerons si 4 agents pharmacologiques impliqués dans l’anxiété ou la panique modifient l’impact du rythme cardiaque sur le comportement de l’animal. Ces objectifs contribueront, à plus long terme, à une meilleure compréhension des mesures de perception cardiaques effectuées chez l’humain et à l’impact de cette perception sur certaines maladies psychiatriques.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
La perception que nous avons de l’état de notre corps, et en particulier les battements de notre cœur, repose sur un sens, appelé intéroception. Ce sens nous permet de répondre aux besoins de notre corps (repos, alimentation, régulation cardio-vasculaire…) mais participe aussi à nos prises de décision et à nos états émotionnels. Ainsi, certaines maladies psychiatriques affectives comme l’anxiété ou les crises de panique sont associées à des déficits de perception cardiaque comme l’hypersensibilité ou bien l’insensibilité à ces battements. Cependant les bases neuronales qui nous donnent accès à l’intéroception sont mal connues. Le bénéfice principal de ce projet est d’établir un modèle animal de la perception intéroceptive cardiaque ce qui permettra d’adresser trois questions importantes sans réponse à l’heure actuelle : – Quelle est la précision de la perception intéroceptive cardiaque en comparaison avec les autres sens (audition) ? – Comment le cœur influence-t-il le comportement émotionnel et il y a-t-il un lien avec les maladies psychiatriques? – Quelles zones cérébrales sont fonctionnellement impliquées dans la perception cardiaque ? Certaines maladies psychiatriques et somatique semblent liées à une intéroception de précision réduite (autisme, trouble du déficit de l’attention) ou hypersensible (anxiété, syndrome de l’intestin irritable). Avoir un modèle animal de cette perception permettra donc d’une part d’identifier les bases neuronales pour mieux comprendre et contrôler la variabilité chez l’humain et de tester des hypothèses mécanistiques sur ce qui mène à ces dérégulations.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Tous les animaux sont soumis à une chirurgie. Les chirurgies durent entre 2 et 4h maximum. Les animaux sont également soumis à des sessions d’enregistrement chez l’animal éveillé allant jusqu’à 3h pendant un maximum de 7 jours avec maximum une session par jour, chaque session étant espacée d’au moins 12h. Pendant ces sessions, les animaux sont maintenus en contention mais peuvent exprimer divers comportements (course sur une roue, sommeil, toilettage). Un sous-ensemble d’animaux feront également des tâches comportementales d’une à trois heures sur une durée pouvant aller jusqu’à plusieurs mois selon la vitesse à laquelle les animaux acquièrent la tâche. Il y a au maximum une session par jour, chaque session étant espacée d’au moins 12h. Pendant les sessions d’enregistrement, certains animaux reçoivent l’administration d’un agent pharmacologique utilisé en psychiatrie (anxiogène, anxiolytique, panicolytique ou panicogène). Nous effectuons au plus une administration par jour chaque session étant espacée d’au moins 12h. Il y aura au maximum 7 administrations par animal.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Suite à la chirurgie, les animaux peuvent présenter une activité réduite et ressentir une douleur légère à modérée au niveau de la zone opérée. Pour les animaux qui subissent la chirurgie avec implant cardiaque, il y a un risque pendant la chirurgie d’abîmer le cœur ou bien les poumons engendrant des insuffisances cardio-respiratoires. La thoracotomie peut induire des douleurs plus sévères en post-chirurgie. Le protocole de contention peut engendrer l’inconfort chez l’animal. Un sous ensemble d’animaux recevra l’administration d’agents pharmacologiques qui pourraient augmenter soit l’anxiété soit la sensation de panique. Pendant le projet, nous allons modifier le rythme cardiaque ce qui pourrait imposer une physiologie inhabituelle pour l’animal et donc un stress et réaliser des tests comportementaux qui peuvent induire une gêne aux animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
La mise à mort est nécessaire pour pouvoir effectuer l’analyse histologique sur le cerveau afin de vérifier la position des électrodes implantées.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Ce projet vise à comprendre comment le cerveau réagit à l’état du corps et donc nécessite une interaction intacte entre les deux, il est donc impossible d’utiliser des neurones en culture ou tout autre modèle in vitro ou in silico. De plus, afin de relier l’activité cardiaque à l’état émotionnel et la prise de décision, il est essentiel d’effectuer notre étude chez un animal éveillé qui montre une grande diversité d’états et effectue des tâches de décision.
2. Réduction
Utilisation de méthodes à haut rendement : Les souris sont particulièrement adaptées à l’étude grâce aux outils performants d’enregistrement de l’activité éléctrique du cerveau et de leurs variables corporelles qui existent. Ces outils permettent d’obtenir très efficacement de grandes populations de neurones et donc de réduire à la fois le nombre d’animaux et le nombre de sessions d’expérience nécessaires pour échantillonner les différentes régions d’intérêt. Utilisation de statistiques adaptées : Dans cette étude, beaucoup de statistiques sont basées sur le nombre de neurones enregistrés et non le nombre d’animaux ce qui permet d’acquérir une grande puissance statistique car les neurones sont enregistrés par centaines. Pour les tests qui nécessitent de comparer des groupes d’animaux, nous calculons la taille des cohortes basé sur ce qui est attendu d’après la littérature pour ne pas utiliser plus d’animaux que nécessaires. Dès que possible, les expériences sont conçues pour effectuer des tests appariés (chaque animal est son propre contrôle) ce qui diminue la variabilité dans nos groupes et diminue donc le nombre d’animaux. Nous utilisons de méthodes accélérant l’apprentissage des tâches que nous avons montré efficace et qui permettent de réduire le nombre d’animaux nécessaire pour obtenir des mesures comportementales.
3. Raffinement
Chirurgie : Nos procédures sont optimisées pour diminuer la souffrance et le risque anesthésique. Une analgésie adaptée est admnistrée avant et pendant la chirurgie et les jours suivants. Hébérgement : Les animaux sont hébergés à plusieurs dans des cages enrichis (dôme, coton). Ils sont suivis quotidiennement par le personnel de l’animalerie et après chirurgie par l’expérimentateur grâce à la grille de suivis. Les animaux sont habitués progressivement à la manipulation. Points limites : Pour le suivi postchirurgical, une grille d’évaluation permet de donner un score de l’animal et donc d’implémenter des points limites gradués. Pendant les expériences comportementales l’observation du comportement de la physiologie de l’animal permettent d’implémenter des points limites gradués liés à l’inconfort de l’animal. Nous utilisons également les doses minimales d’agents pharmacologiques pour avoir l’effet escompté afin d’éviter des effets secondaires.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Il est essentiel d’utiliser un mammifère dans cette étude puisque le système cardio-respiratoire est radicalement différent chez les invertébrés ou les amphibiens et reptiles. La souris est un excellent modèle pour acquérir efficacement de grandes populations de neurones parce que les outils d’enregistrement massifs ont été mises au point chez cet animal. De plus, la stratégie expérimentale nécessite l’utilisation de lignées transgénique qui n’existent que chez la souris. Les souris étudiées seront adultes (plus de 8 semaines) au début des expériences. A cet âge, leur cerveau a fini son développement, ce qui est critique pour le bon positionnement des implants dans les régions visées.