Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 09/04/2026
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-251453)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Cinq millions de personnes dans le monde ont un déficit sévère de la parole suite à des traumatismes, lésions vasculaires, ou des maladies neurodégénératives. L’objectif des interfaces cerveau-machine pour la parole (BCI parole) est de permettre à ces personnes de communiquer à nouveau grâce au contrôle d’une synthèse vocale à partir de leur activité́ cérébrale enregistrée à l’aide d’implants cérébraux. L’objectif de ce projet est de : i) développer de nouveaux implants à haute densité pour enregistrer de larges zones corticales ou intra-corticales, ii) tester ces nouveaux dispositifs en préclinique pour mieux comprendre les liens entre les signaux de surface et/ou intra-corticaux, ainsi que la dynamique des circuits corticaux pour développer des stratégies de décodage plus efficaces. Cette étude menée chez le rat en amont des études menées chez le mini-porc permettra : 1) d’évaluer la fonctionnalité de ces implants et en particulier la qualité et la stabilité des signaux enregistrés et des stimulations du cerveau sur plusieurs mois (jusqu’à 12 mois) ; 2) comparer la performance de ces nouveaux implants par rapport à celles des implants commerciaux; et 3) évaluer la biocompatibilité de ces nouveaux implants.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
À long terme, ce projet de recherche s’inscrit dans un projet plus vaste destinés à développer des interfaces cerveau-machine pour redonner la capacité de communication à des personnes présentant un déficit sévère de la parole. Pour y parvenir, il est essentiel de disposer de grilles de multi-électrodes biocompatibles, stables et très performantes. À court terme, cette étude servira à vérifier que les nouveaux types d’électrodes implantées dans le cerveau n’occasionnent pas de lésions ou d’effets indésirables, garantissant ainsi la sécurité et la tolérance des dispositifs implantés chez l’homme.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : La chirurgie d’implantation d’une durée d’environ 1h30 sera effectuée sous anesthésie. Afin de tester la qualité des implants,des stimulations pourront être délivrées au niveau de zones du cortex impliquées dans le contrôle des muscles, sous anesthésie et analgésie, sans réveil de l’animal. Pour les animaux implantés de façon chronique, l’activité neuronale sera enregistrée 1 fois par semaine pendant 1 à 2 heures sur une durée maximale de 12 mois. Pour les animaux implantés de façon chronique, une perfusion intracardiaque sera réalisée à la fin de la série d’expérimentation.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Des nuisances pourront être associées : 1) à la chirurgie d’implantation : hypothermie, douleurs si l’anesthésie et l’analgésie sont mal dosées pendant la chirurgie et les stimulations électriques, des douleurs, un inconfort du fait de la présence d’une protection des connecteurs positionnée sur leur tête, un risque d’infection au niveau de la zone d’implantation pendant quelques jours après la chirurgie, l’isolement physique de l’animal post-opératoire jusqu’à son complet rétablissement et cicatrisation pourra également générer un stress, 2) au rejet ou un mauvais positionnement des implants, 3) à l’isolement temporaire des animaux implantés lors des séances d’enregistrement.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de l’expérimentation. Une partie importante de l’étude concerne la biocompatibilité des implants. Afin d’étudier la structure du cerveau des rats qui ont été implantés de façon chronique ainsi que le comportement des implants, ces animaux devront donc être mis à mort (soit 40 animaux). Les 50 autres animaux serviront à des études d’enregistrement et/ou de stimulation électrique sous anesthésie. Ces animaux ne seront pas réveillés après la chirurgie.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Avant tout test chez l’animal, les performances des implants seront tout d’abord évaluées in vitro dans des solutions tampon. Cela permettra de vérifier les propriétés électriques et électrochimiques des électrodes afin d’en optimiser le mode de fabrication. Une fois leur fabrication optimisée, des dispositifs seront alors testés chez l’animal pour évaluer leur performance in vivo dans le temps. Il n’existe pas à l’heure actuelle d’alternative au modèle animal pour effectuer ce travail. En effet, les mécanismes étudiés mettent en jeu des réseaux complexes de cellules que la culture cellulaire ne saurait reproduire. De plus, avant leur utilisation chez l’homme, les nouveaux types d’implants nécessitent une validation préclinique in- vivo.
2. Réduction
L’efficacité des implants d’enregistrement de l’activité cérébrale sera évaluée sur des critères incluant la qualité du signal enregistré (amplitude, rapport signal/bruit, stabilité temporelle). Ces paramètres seront comparés entre groupes expérimentaux (différents implants) avec un test t ou de Mann-Whitney et au cours du temps chez un même animal pour mesurer la stabilité de l’implant par un test ANOVA à mesures répétées. Cette approche permettra une évaluation quantitative et reproductible de l’efficacité des implants in vivo. Pour une puissance statistique fixée à 80% et des effets attendus de l’ordre de d = 1.50 (très forts à considérables), le nombre minimal d’individus par groupe optimal à utiliser pour mettre en évidence des résultats significatif est de 10 individus, pour un risque alpha = 5% et en prenant en compte une perte potentielle de 20% d’individus au cours de l’expérience (SHADE). Pour les tests de biocompatibilité, chaque animal sera son propre contrôle (hémisphère implanté versus hémisphère non implanté). Les implants testés dans cette étude seront ensuite validés chez le miniporcs (projets financés au niveau national). Conformément au principe de réduction des 3R, une étude préclinique préalable chez le rat permettra de valider la faisabilité, la sécurité et les performances des implants. Cette étape permettra d’optimiser les protocoles expérimentaux et à terme, de réduire le nombre de miniporcs nécessaires à l’étude.
3. Raffinement
Durant leur séjour à l’animalerie, tout sera mis en œuvre pour que les animaux préservent au maximum une interaction sociale afin de diminuer leur stress. Au cours de la chirurgie d’implantation, les animaux seront placés sur une couverture chauffante afin d’éviter l’hypothermie. Les fonctions cardio-respiratoires seront monitorées. Pour le bien-être des animaux, des traitements prophylactiques à base d’antibiotique et d’analgésique (adapté au niveau de douleur et à base d’anti-inflammatoire non stéroïdiens et/ou de morphiniques) seront administrés pendant et les jours suivant la chirurgie. Un suivi clinique journalier des animaux sera mis en place durant toute la durée des expérimentations. Il visera à détecter d’éventuels états de souffrances pour mettre en place une gestion médicalisée de la douleur si nécessaire. Une grille de score associée à des points limites adaptés permettra d’intervenir rapidement dès l’apparition de signes cliniques en post-opératoire et/ou dans les mois suivants. Toutefois, pour les animaux implantés en chronique (procédure 1 uniquement), après la chirurgie d’implantation, les animaux devront être isolés pendant 24H (maximum 72H) ; il seront gardés dans des grandes cages près de leurs congénères; cela leur permettra d’interagir notamment visuellement, olfactivement et auditivement quand ils sont séparés. Des jeux et dispositifs seront mis à disposition des animaux afin de leur créer un milieu enrichi.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat est le modèle standard pour les études de biocompatibilité d’implants offrant une taille de cerveau suffisante. Ils permettent en particulier de s’affranchir de l’utilisation de gros animaux à ce stade exploratoire de l’étude. Les animaux utilisés seront des adultes : réception et réalisation des implantations entre 12 et 20 semaines (250-350g) et suivi post-implantation sur une période allant jusqu’à 12 mois. En effet, la taille de cerveau doit être suffisante pour les études de biocompatibilité des implants.