Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 08/02/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-369530)
264 rats vont être utilisés, tous tués à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une chirurgie d’implantation d’un cathéter veineux puis une chirurgie stéréotaxique posant des électrodes ou des fibres optiques dans le cerveau, pour étudier l’addiction à la nicotine, avant une mise à mort par perfusion intracardiaque d’un fixateur. Le porteur invoque explicitement l’éthique « spéciste » qui interdit ces approches invasives chez l’humain pour justifier le recours au rat. Il conclut que l’addiction, trouble du comportement, ne peut être reproduite ni sur cultures cellulaires ni par modèle in silico.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le but de ce projet est d’étudier les altérations des circuits neuronaux de l’attention dans le développement de l’addiction à la nicotine. Nous avons précédemment montré que des différences dans les capacités attentionnelles des rats prédisent leur prédisposition à développer une addiction à la nicotine. De plus, le développement de l’addiction à la nicotine entraine des modifications de l’activité neuronale du cortex préfrontal (PFC), une structure fortement impliquée dans l’attention. Dans ce projet, nous chercherons tout d’abord à d’identifier les altérations des circuits neuronaux cortico-striataux de l’attention lors du développement de l’addiction à la nicotine (Prodécures 1 et 2). Pour cela, nous mesurerons l’activité des circuits neuronaux lors du d’une tâche attentionnelle avant et après addiction à la nicotine en utilisant des techniques électrophysiologiques (Procédure 1) et photométriques in vivo (Procédure 2). Puis, nous chercherons à modifier l’activité de ces voies neuronales afin de restaurer les capacités attentionnelles et diminuer la consommation de nicotine (Procédure 3) en utilisant des techniques d’optogénétiques in vivo.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ces expériences fourniront des informations uniques sur la façon dont l’attention et les processus neuronaux associés aux PFC sont altérés à différents stades de la dépendance à la nicotine et ainsi d’étudier les variabilités individuelles de ces capacités attentionnelles dans la vulnérabilité à développer une addiction à la nicotine. De façon plus générale, ces expériences permettront également une meilleure compréhension des mécanismes neurobiologiques sous-tendant les capacités attentionnelles et leurs dysfonctionnement.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Tous les animaux (n =264) seront tout d’abord soumis à une chirurgie intaveineuse pour l’implantation d’un catthéter intraveineux. Ce type de chirurgie est effectué en conditions aseptiques, sur couverture chauffante et dure en moyenne 30 min. Les animaux seront ensuite soumis à une chirugie stéréotaxique soit pour l’implantation des électrodes pour les enregistrements électrophysiologiques (n = 48), soit pour l’implantation de fibres optiques (n= 168) ou photometriques pour les manipulation optiques ou les enregistrements de photométrie (n = 48). Ce type de chirurgie est effectué en conditions aseptiques, sur couverture chauffante et dure en moyenne 1h pour l’implantation des électrodes et 45 min pour l’implantation des fibres.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Ces animaux sont soumis à différentes procédures successives dont le degré maximal de gravité ne dépasse pas le degré modéré. Les nuisances attendues sont celles associées à la chirurgie intraveineuse et à la chirurgie stéréotaxique, bien que toutes les précautions soient prises pour réduire la douleur ou les infections (anesthésie, analgésie anti-inflammatoire, des conditions aseptiques, suivi post-opératoire …).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin des expériences, il est nécessaire de vérifier l’emplacement des électrodes (Procédure 1, Exp 1), des fibres photométriques (Procédure 1, Exp 2), et optiques (Procédure 2, Exp 3). Ceci nécessite une fixation du tissu cérébral par perfusion intracardiaque d’un agent fixant (formaldéhyde, 3,6%) des animaux des expériences 1, 2 et 3. Cette procédure est réalisée sous analgésie (carprofène, dose 5 mg/kg, s.c., 15 min avant) et anesthésie profonde (mélange de kétamine 110 mg/kg et de xylazine 15 mg/kg, i.v.) afin de limiter au maximum la douleur et la souffrance des animaux.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Ce projet recourt exclusivement à l’utilisation du rat de laboratoire (Rattus Norvegicus, jeunes adultes, mâles), vivant en groupe dans un environnement enrichi. Ce recours à l’animal peut se justifier pour plusieurs raisons éthiques : 1) l’éthique « spéciste » actuelle interdit l’utilisation d’approches neurobiologiques invasives chez l’homme, rendant ainsi inaccessible l’étude directe des processus de causalité neurobiologique dans notre espèce (sauf, bien sûr, lorsque ceux-ci sont non-invasifs) ; 2) il n’existe pas encore de modèles mathématique ou in silico valides et réalistes permettant d’étudier ces processus causaux ; 3) l’addiction, contrairement à la dépendance physique, est un trouble du comportement et, en tant que telle, ne peut pas être récapitulée sur des lignées cellulaires (humaine ou animale) ou tout autre modèle in vitro cellulaire ou subcellulaire.
2. Réduction
Un effectif de 14 rats par groupe est un compromis rationnel, compte tenu de l’exigence éthique de réduction du nombre d’animaux et des contraintes expérimentales propres au projet. En effet, pour que nos expériences soient concluantes au plan statistique, il faut obtenir un effectif final minimum de 11-12 individus. Etant donné que le pourcentage d’attrition est estimé à 20% en fin d’expérience, il faut démarrer l’expérience avec un groupe de 14 rats. Enfin, les résultats seront analysés grâce à des tests statistiques paramétriques, principalement des analyses de variance, avec comparaisons inter-groupes et mesures répétées, suivies de tests a posteriori (HSD Tuckey). Le seuil de significativité statistique sera fixé à p < 0.05.
3. Raffinement
Les animaux sont logés par groupe de 2 dans des cages munies d’un environnement enrichi afin de limiter le stress et l’ennui. Toutes les chirurgies sont réalisées sous analgésie (carprofène, dose 5mg/kg, sous-cutanée, 15min avant le début de la chirurgie) et anesthésie chimique (Kétamine 110mg/kg +Xylazine 15mg/kg, intrapéritonéale) ou gazeuse (isoflurane), sont effectuées en conditions aseptiques, sur couverture chauffante et durent entre 30min-1h. En fin de chirurgie, l’animal reçoit une injection intraveineuse d’antibiotique (0.2ml) ainsi qu’une injection sous-cutanée de NaCl, pour favoriser la réhydratation. Il est ensuite placé dans une cage de réveil sur une couverture chauffante jusqu’au réveil (i.e., remise sur pattes et locomotion) avec libre accès à l’eau et à la nourriture. Après le réveil complet, l’animal est relogé dans sa cage de stabulation avec son congénère pendant une période de récupération de 7-10 jours durant laquelle les animaux sont sous surveillance quotidienne afin de pouvoir détecter le plus rapidement possible les éventuels signes d’inconfort, de stress ou de douleur et de pouvoir y remédier rapidement. Avant le début des expériences, les animaux sont manipulés tous les jours et habitués aux cages expérimentales (pendant 2 jours consécutifs à raison de 2h/jour) afin de limiter le niveau de stress et d’anxiété des animaux. Plusieurs critères sont pris en compte pour quantifier le niveau de souffrance de l’animal et décider de procéder à sa mise à mort. Ces critères incluent une perte excessive de poids, une diminution de la température corporelle, une dégradation de l’apparence physique (manque de soin, pelage sale) et une altération anormale du comportement (hyper ou hypoactivité, agressivité défensive, repli sur soi), ces performances comportementales. Ces manifestations éventuelles sont donc suivies quotidiennement par des méthodes non invasives (inspection et manipulation quotidiennes ; pesée régulière [3 fois par semaine]). Si une perte de poids corporel supérieure à 20% est observée en 48 heures, l’animal sera alors mis à mort, sachant que dans tous les cas, il y a aussi d’autres points limites listés ci-dessus qui sont atteints (cf. méthodes de mise à mort). Toutes les procédures sont effectuées par du personnel formé.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le choix du rat de laboratoire constitue une sorte de compromis phylogénétique. Cette espèce est suffisamment proche de l’homme d’un point de vue phylogénétique (même classe [Mammalia], divergence de leur ancêtre commun il y a environ 100 MYA) pour servir de modèle animal valide des phénomènes d’addiction par rapport à d’autres espèces moins sensibles éthiquement (e.g., invertébrés) et en même temps suffisamment éloignée par rapport à d’autres espèces plus sensibles (e.g., primates non-humains). Les espèces invertébrées (e.g., C. Elegans, D. Melanogaster, A. Californica) peuvent être utilisées pour élucider les mécanismes neuronaux ou génétiques de certains effets comportementaux de la nicotine mais l’organisation nerveuse et comportementale de ces espèces est beaucoup trop éloignée de celle de l’homme pour constituer des modèles animaux valides dans le domaine des addictions. Un tel travail ne pourrait être effectué par une approche in vitro ou in silico. Chez l’Homme, les troubles de l’attention sont une pathologie qui se manifeste tôt dans la vie d’un individu et qui a des répercussions importantes tout au long de la vie adule de l’individu. Dans ce projet, les animaux utilisés seront de jeunes adultes en fin d’adolescence en début d’expérience (i.e., âge moyen 2 mois et demi). Cette période du développement correspond à la période de plus grande vulnérabilité au développement de troubles attentionnels et à l’addiction aux drogues.