Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 24/10/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-334085)
180 rats mâles vont être utilisés, tous tués à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit des injections intracérébrales sous anesthésie, douze autres injections, une contention de trente minutes destinée à provoquer un stress avec prélèvements sanguins répétés, et un test de mémoire spatiale en piscine, pour étudier le rôle de nouveaux neurones dans la mémoire au cours du vieillissement. Le porteur reconnaît que la chirurgie peut entraîner douleur, perte de poids ou infection de la plaie. Il affirme qu’une approche intégrée impose l’animal vivant et écarte tout modèle in vitro ou in silico.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Il est maintenant bien établi qu’il existe une formation de nouveaux neurones tout au long de la vie dans l’hippocampe des mammifères (y compris l’Homme), et que ce phénomène joue un rôle dans la mémoire spatiale. L’hippocampe est une structure clé impliquée dans les processus mnésiques. Les nouveaux neurones nés à l’âge adulte s’intègrent aux réseaux des neurones formés au cours du développement. Ces nouveaux neurones, appelés néo-neurones, sont cruciaux pour l’apprentissage et la mémoire. Au cours du vieillissement, certains individus présentent un déficit de mémoire beaucoup plus précocement que d’autres. Ces individus sont dits vulnérables, en comparaison aux individus résilients chez qui les capacités mnésiques sont préservées. La compréhension des processus qui sous-tendent ces différences interindividuelles est une étape clé pour le développement de stratégies innovantes visant à prévenir les troubles cognitifs liés à l’âge. Un des processus permettant d’expliquer ces différences serait la capacité des nouveaux neurones créés à l’âge adulte dans le gyrus dentelé de l’hippocampe, à s’intégrer totalement (individus résilients) ou partiellement (individus vulnérables), dans le réseau de neurones du gyrus dentelé au cours des processus de mémoire. L’objectif de ce projet est de regarder si la stimulation des nouveaux neurones améliore la mémoire spatiale des animaux dit vulnérables.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le déclin cognitif associé au vieillissement, dont la maladie d’Alzheimer est la forme la plus extrême, représente un problème de santé majeur auquel la société occidentale est confrontée. Compte tenu de l’augmentation du nombre de personnes âgées, le fardeau économique de ces troubles est élevé ; il s’agit actuellement du problème de santé le plus coûteux dans l’UE. Il est donc de plus en plus important de comprendre les changements cognitifs qui accompagnent le vieillissement aussi bien normal que pathologique. L’une des plaintes cognitives les plus courantes chez les personnes âgées est l’altération de la mémoire. Aussi, comprendre pourquoi certains individus conservent de bonnes capacités de mémorisation, alors que d’autres présentent une perte de mémoire impactant leur vie quotidienne, est essentiel pour développer de nouvelles approches thérapeutiques pour lutter contre les troubles cognitifs liés à l’âge. Notre stratégie de recherche consiste à tirer parti de ces différences interindividuelles pour identifier de nouveaux mécanismes de préservation du fonctionnement mnésique au fil du vieillissement. Ce projet nous permettra de mieux comprendre le rôle des néo-neurones nés à l’âge adulte dans la préservation des capacités de mémoire et d’apprentissage au cours du vieillissement. Au travers des résultats attendus, ce travail pourrait avoir des répercussions positives sur la recherche préclinique s’intéressant aux maladies neurodégénératives touchant la mémoire, comme la maladie d’Alzheimer, et pourrait à terme mettre en lumière de nouvelles pistes thérapeutiques.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
6 gestes techniques seront réalisés : *Composition corporelle : Après une acclimatation de 30 minutes dans l’appareil à Résonnance magnétique nucléaire, les animaux vigiles sont placés dans un tube de contention en plastique durant le temps de l’examen qui dure 3 min. *Prélèvement de sang à la queue : les animaux vigiles sont placés dans un tube de contention pendant 30 min pour induire un stress. Immédiatement après, le sang est prélevé (2 min). L’opération est renouvelée 30, 60 et 120 minutes plus tard (3×2 = 6min). *Injections intracérébrales : Geste chirurgical réalisé sous anesthésie gazeuse (durée moyenne 50 min). *Injections autres : Elles sont réalisées sur animal vigile. Les animaux reçoivent au total 12 injections (durée totale préhension de l’animal + injection =36min) *Test de la mémoire : les rats nagent dans une piscine et apprennent à localiser une plateforme immergée. Lors de l’habituation, ils passent 2x60s (2min) dans la piscine sans la plateforme. Lors de l’apprentissage, ils font chaque jour 4 essais, pendant 8 jours. Pour chaque essai, les animaux passent 90s maximum dans l’eau (temps maximum passé dans l’eau au cours d’une session = 4 x 90s = 360s = 6 min). Au fil des jours, les animaux apprennent et le temps passé dans l’eau diminue : temps moyen passé dans l’eau au cours de ce test 40s x 4 essais par jour soit 160s = 2min40 (durée totale moyenne passée dans la piscine : 8x160s = 1280s = 21min20s). *Euthanasie : Les animaux sous anesthésie gazeuse sont euthanasiés (induction 5min + maintien 3-4min jusqu’à confirmation euthanasie) par injection intrapéritonéale d’une dose létale d’euthanasique.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Comme tout projet incluant des contentions, des injections et des gestes chirurgicaux (stéréotaxie, incision de la queue), il est possible que des effets indésirables surviennent malgré notre vigilance et la mise en place de procédures adaptées. Tout d’abord concernant la contention lors de la mesure de la composition corporelle, celle-ci sera la plus légère possible et de durée relativement courte (3min) de manière à induire le moins de stress possible. S’agissant de la contention afin d’étudier la réactivité cérébrale en réponse à un stress, nous savons que cela sera forcément générateur de stress puisqu’il est nécessaire à l’étude. Ensuite, même si cela est relativement rare, il est possible que les sites d’injection ou les plaies chirurgicales s’infectent ou deviennent douloureux. De même dans les 2 jours suivants la chirurgie stéréotaxique, il est possible que les animaux perdent du poids ou présentent des signes de douleur. Enfin, au sujet de l’isolement certes les animaux seront hébergés en cage individuelle mais les nuisances liées à cela seront limitées. En effet l’hébergement ne se fait pas en portoir isolé ainsi les animaux restent en contact visuel, olfactif et sonore.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A l’issue de toutes les expériences, les animaux seront mis à mort en vue d’analyses réalisées sur leur cerveau.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Dans ce projet, nous souhaitons étudier in vivo l’impact d’une stimulation des néo-neurones du Gyrus denté au cours du vieillissement. Il s’agit d’une approche intégrée nécessitant les capacités cognitives de l’animal. Un tel travail ne pourrait être effectué par une approche in vitro, ou in silico, et nous ne pouvons donc recourir à des techniques de remplacement.
2. Réduction
Le nombre de rats par groupe a été évalué sur la base des travaux précédents en tenant compte des divers problèmes que nous pourrions rencontrer au cours des différentes phases expérimentales (problèmes au cours de la chirurgie, variations anatomiques interindividuelles entraînant l’injection du virus en dehors de la région cérébrale ciblée, problèmes lors de la dissection), ainsi que des problèmes de santé inhérents au vieillissement (les animaux développant arthrites, tumeurs, cécités, cataractes étant exclus). Une analyse préalable de la normalité des données sera réalisée afin de vérifier la possibilité de poursuivre l’analyse sur des statistiques paramétriques. Les effectifs ont été déterminés de façon à pouvoir effectuer des tests statistiques sur un nombre de rats suffisant pour obtenir des résultats cohérents.
3. Raffinement
Hébergement : Dès leur arrivée, les animaux seront hébergés par 2 en cages collectives (grande taille) enrichies afin de réduire l’ennui et le stress. Les rats seront observés quotidiennement par le personnel zootechnique et manipulés mensuellement jusqu’à leur euthanasie. Ils seront hébergés dans une animalerie dont la température et le taux d’humidité seront contrôlés et avec un cycle lumière-obscurité de 12h. L’accès à la nourriture et à l’eau sera à volonté et un changement de litière sera effectué chaque semaine. Gestion de la douleur : En fin de chirurgie, un anti-inflammatoire sera injecté en vue de limiter la douleur post-opératoire. Après la chirurgie et durant 3 jours, les rats seront individuellement manipulés afin de détecter tout problème post-opératoire. Si un animal présente des signes de douleur, nous lui administrerons un analgésique par voie sous-cutanée toutes les 6 à 12h. En cas de signes d’infection de la plaie chirurgicale, nous la désinfecterons et administrerons un analgésique à l’animal toutes les 6 à 12 heures. Si le bout de la queue s’infecte, nous désinfecterons la plaie et ce jusqu’à disparition totale de l’infection. Si les sites d’injections intra-péritonéales ou sous-cutanées s’infectent ou s’enflamment, nous nettoierons la zone avec et administrerons un baume cicatrisant jusqu’à disparition complète des symptômes. Nous utilisons des grilles d’évaluation de la douleur permettant de scorer de façon objective le bien-être de l’animal. Ces grilles sont remplies par l’expérimentateur jusqu’à l’euthanasie des animaux. Plus le score est élevé plus le bien-être de l’animal est menacé et des points limite ont été définis. Si nous n’observons pas d’amélioration de l’état de l’animal après traitement, nous ferons intervenir la vétérinaire responsable. Enfin, en l’absence d’amélioration sous 48h, l’animal sera euthanasié par inhalation de gaz carbonique.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le modèle utilisé dans ce projet est le rat. La complexité du système nerveux des mammifères et des comportements qu’il sous-tend rend impossible leur reproduction in vitro ou chez des organismes d’une plus faible complexité neurophysiologique (invertébrés par exemple). Le rat est un modèle classiquement utilisé en neurosciences, notamment pour des études comportementales telles que celles réalisées auparavant au sein du laboratoire. De plus, la formation des nouveaux neurones au cours de la vie (néo-neurogénèse) est un phénomène conservé au sein des mammifères, chez le rat, chez le singe et chez l’Homme. Enfin, cette étude vient compléter nos investigations menées depuis plus de 20 ans sur cette espèce, permettant ainsi de s’appuyer sur une solide expertise et une base de données importante (continuité et contrôle des résultats). Les rats seront réceptionnés à l’âge de 10 semaines afin d’être âgés de 12 semaines au moment des injections intracérébrales. Les différentes études seront réalisées 5 à 15 mois après celles-ci. Nous utiliserons ainsi des animaux adultes à différents stades de vieillissement : 1) adulte : 8 mois ; 2) milieu de vie : 12 mois ; 3) fin de vie : 18 mois. Ces âges ont été choisis car ils permettent d’étudier le rôle des nouveaux neurones nés à l’âge adulte dans l’apparition de troubles de la mémoire au cours du vieillissement.