Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 13/07/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-431950)
860 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une ou deux chirurgies cérébrales d’environ une heure sous anesthésie, puis sont mises à mort deux à trois semaines plus tard pour prélever leur cerveau, afin d’étudier les circuits entre le télencéphale basal et le bulbe olfactif. Le porteur décrit une perte de poids et une gêne liée aux sutures dans les jours suivant la chirurgie. Il reconnaît ne pouvoir prévoir le nombre d’expériences ni fixer une hypothèse statistique et relie ce travail exploratoire à un possible signe précoce de la maladie d’Alzheimer.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Des neurones localisés dans les noyaux cholinergiques du télencéphale basal projettent dans le bulbe olfactif, le premier relai de traitement de l’information sensorielle olfactive dans le cerveau. Ces neurones auraient pour fonction de moduler l’activité du bulbe olfactif, et donc les performances olfactives, en fonction du contexte comportemental (par exemple les conditions d’attention, de stress ou d’éveil) ou métabolique (par exemple l’état de satiété) de l’animal. Cependant, les projections en provenance du télencéphale basal sont massives et diverses et toutes leurs cibles et actions dans la bulbe olfactif n’ont pas été caractérisées. Il y a en outre dans le télencéphale basal plusieurs populations de neurones cholinergiques ou GABAergiques et chacune a probablement des cibles spécifiques dans le bulbe olfactif. Les objectifs de ce projet sont : 1) identifier les sous-populations de neurones du télencéphale basal qui projettent dans le bulbe olfactif, 2) déterminer leurs cibles dans le bulbe olfactif, 3) évaluer l’impact de cette innervation neuromodulatrice sur l’activité du bulbe olfactif.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les voies de neuromodulation des circuits olfactifs et les conditions de leur mise en jeu in vivo ont été peu étudiées. Pourtant, la modulation de l’odorat en fonction du contexte comportemental et physiologique de l’animal a une importance considérable dans la vie des animaux qui dépendent de leur odorat pour survivre. Chez l’homme, la récente épidémie de Covid nous a rappelé combien les troubles de l’olfaction peuvent affecter la vie quotidienne des patients. Par ailleurs, les troubles de l’olfaction sont parmi les premiers symptômes de la maladie d’Alzheimer et d’autres neuropathologies dégénératives, apparaissant des années avant les symptômes cognitifs. Le lien entre odorat et Alzheimer n’est pourtant pas clairement établi. Il y a en revanche un consensus sur le fait que les voies neuromodulatrices cholinergiques dégénèrent précocement dans la maladie d’Alzheimer. Décrire chez l’animal l’organisation et l’influence des noyaux cholinergiques sur les circuits olfactifs devrait renforcer l’idée que les troubles olfactifs chez l’homme doivent être considérés comme un signe précoce annonciateur d’une possible maladie neurodégénérative.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux subiront une intervention chirurgicale, d’une durée d’environ 1 h, ou deux interventions chirurgicales à deux semaines d’intervalle d’une durée d’environ 1 h chacune. Chaque chirurgie sera réalisée sous anesthésie générale et analgésie profonde.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les chirurgies entrainent inévitablement un stress et éventuellement des douleurs chez la souris, même si tout est mis en œuvre au moment de la chirurgie pour les réduire. Une perte de poids est souvent constatée les jours suivant la chirurgie mais l’animal récupère son poids initial en 3-4 jours. Les fils de suture peuvent aussi entrainer une gêne ou des démangeaisons qui poussent l’animal à se gratter et, très rarement, à endommager sa cicatrice. Cette gêne disparait également en quelques jours.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux entrant en procédure sont mis à mort 2 à 3 semaines après le début de la procédure afin de prélever leur cerveau. Des expériences d’électrophysiologie seront alors réalisées sur des tranches de bulbe olfactif ou des expériences d’immunohistochimie et/ou microscopie sur des tranches de télencéphale basal ou de bulbe olfactif.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Les expériences de ce projet ont pour but d’étudier les voies de modulation des circuits olfactifs chez la souris. Ces voies impliquent des aires cérébrales éloignées les une des autres qui sont semblables à celles trouvées dans le cerveau humain. Ces circuits sont impossibles à reconstituer avec des techniques de remplacement de type culture cellulaire et doivent être intacts pour pouvoir être étudiéś. Ils sont impossibles à modéliser numériquement car leur organisation est encore méconnue. Nous utiliserons des souris car c’est dans cette espèce que les outils d’ingénierie génétiques sont les plus développés. De plus, de nombreux résultats démontrent que les découvertes chez la souris peuvent être utilisées comme outils précliniques chez l’homme.
2. Réduction
Le nombre d’animaux prévu pour ce projet a été déterminé sur la base de nos études antérieures menées sur le même sujet, avec la même stratégie et les mêmes approches expérimentales. Il s’agit ici de décrire des propriétés de circuits de neurones qui n’ont jamais été étudiées auparavant. Une série de tests expérimentaux sera réalisée pour caractériser dans le détail les propriétés et fonctions de ces circuits neuronaux. La nature et le nombre de ces expériences ne peuvent pas être anticipée car ils dépendront de l’originalité de ce qui sera découvert. Par conséquent, une étude statistique prédictive pour estimer le nombre d’animaux qui sera nécessaire pour tester une hypothèse énoncée à l’avance n’est pas envisageable ici. Notre stratégie pour réduire le nombre d’animaux est: (i) de faire des expériences pilotes sur un petit nombre de souris pour sélectionner des lignées transgéniques d’intérêt (ii) d’analyser les résultats au fur et à mesure et d’arrêter les expériences dès qu’un résultat original a été établi ou observé dans un nombre suffisant de cellules (en général autour de 10), (iii) de baser notre approche expérimentale sur une manipulation sélective de neurones ce qui réduit le nombre d’animaux nécessaires pour identifier et caractériser des circuits synaptiques.
3. Raffinement
Les animaux sont hébergés dans des animaleries dont le fonctionnement a été conçu pour maximiser le confort et limiter la souffrance des animaux. En particulier, les souris sont hébergées en cohorte, elles font l’objet d’observations régulières et l’enrichissement des cages est systématique (bâton à ronger, matériaux de nidification). Les chirurgies sont réalisées sous anesthésie générale et analgésie pré et post-opératoire, à température stable et contrôlée grâce à un tapis chauffant thermostaté. Les yeux sont protégés avec du gel pendant la chirurgie. L’état de santé des animaux est surveillé quotidiennement après la procédure chirurgicale et des points limites ont été établis permettant de soustraire l’animal à la souffrance.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La diversité neuronale est telle dans le cerveau que les souris transgéniques sont nécessaires pour identifier (grâce à des marqueurs fluorescents par exemple) et manipuler (grâce à l’optogénétique par exemple) des populations neuronales spécifiques. Les lignées de souris transgéniques qui seront utilisées dans ce projet permettent toutes ces expériences sur des populations de neurones déterminées. L’utilisation de ces modèles transgéniques simplifie l’interprétation des résultats et permet in fine de réduire le nombre d’animaux utilisés. Animaux utilisé à partir de 3 semaines, c’est à dire assez âgés pour pouvoir être placés sur un appareil stéréotaxique.