Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 20/03/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-845335)
Exposés un mois durant à une lumière artificielle nocturne et à un enregistrement de bruit routier montant jusqu’à 60 décibels, 300 têtards de crapaud commun subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. À la fin de l’expérience, chaque têtard est posé sur un support froid pour réduire son activité, écouvillonné, puis tué par surdosage d’anesthésique. Le porteur affirme qu’il est « nécessaire » de tuer les têtards pour prélever l’intestin, et annonce que le reste des tissus, dont la tête, sera congelé pour « rentabiliser » les échantillons pendant plusieurs années. Le champ de devenir déclare pourtant 45 individus rendus vivants, sans que la narration précise lesquels échappent à la mise à mort.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’approche « Santé Unique » souligne la nécessité d’une meilleure compréhension des perturbations de la dynamique des interactions entre les populations humaines et animales pour le contrôle des épidémies futures. Dans ce cadre, le système immunitaire est un acteur majeur du contrôle de la composition des espèces bactériennes chez les espèces hôtes. En contrôlant les communautés bactériennes aux interfaces hôte-bactéries (tels que le système digestif ou la peau), il a probablement un fort impact sur la composition des microbiotes des organismes. Or en milieu naturel, la fonction immunitaire, qui permet de lutter contre le challenge constant représenté par les agents pathogènes, est modulée par les conditions environnementales. Chez certaines espèces d’amphibien, les gènes liés à la réponse immunitaire innée de têtards de crapaud commun soumis à de la pollution lumineuse nocturne (ALAN pour Artificial Light At Night) sont sous-exprimés par rapport aux animaux témoins, alors que ceux liés à l’inflammation sont très sur-exprimés. En milieu naturel, les organismes sont exposés à un ensemble de pollutions qui peuvent agir de façon synergique. La pollution sonore (bruit du trafic routier), est souvent concomitante à ALAN. Bien que l’effet de la pollution sonore sur le statut immunitaire d’une espèce d’amphibien anoure adulte ait déjà été démontré, peu d’études concerne l’effet synergique de ces deux stresseurs anthropiques. Ce projet a pour objectif de caractériser fonctionnellement l’impact croisé d’ALAN et de la pollution sonore sur les communautés bactériennes (commensales et pathogéniques) du crapaud commun, espèce considérée comme sentinelle des zones humides. Sachant que l’immunité est responsable de l’état de santé global des organismes (résistance aux maladies infectieuses, bactéries pathogènes, développement de cancers) et que les études multi-stress en milieu naturel sont encore rares, les résultats obtenus permettront de mieux appréhender les effets cocktails de l’exposition croisée de ces deux pollutions anthropiques sur la faune sauvage.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet va permettre, pour la première fois, de caractériser l’effet croisé (et non unique) de deux sources de pollutions anthropiques très communément expérimentées par les espèces en milieu naturel, et ce, en utilisant des valeurs d’exposition réalistes retrouvées sur un grand nombre de sites en milieu naturel. L’impact croisé de ces deux stresseurs anthropiques sera évalué sur les communautés bactériennes pathogènes et commensales hébergées par l’hôte. Cette étude s’inscrit donc dans le cadre du concept de Santé Unique qui émerge de plus en plus dans la programmation des politiques de santé publique alors que les données scientifiques sont encore parcellaires. En effet, comprendre les dynamiques d’interactions entre les sources de pollutions anthropiques et les espèces en milieu naturel est indispensable au contrôle des épidémies futures. Par ailleurs, les amphibiens sont le groupe de vertébrés le plus menacé d’extinction actuellement, notamment en raison des perturbations anthropiques. Comprendre l’impact de ces pollutions lumineuse et nocturne sonore sur les têtards de crapauds communs fréquemment rencontrés dans les zones humides urbaines et péri-urbaines permettra d’aider à la préconisation de mesures de conservation des populations à destination des gestionnaires d’espaces naturels. Les résultats attendus du projet seront valorisables au niveau fondamental en écologie microbienne et rapidement exploitables par les politiques publiques notamment pour l’établissement de trames noires et de zones refuges pour la biodiversité.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Durant l’expérimentation, les animaux du groupe ALAN seront soumis à de la pollution lumineuse de 19h à 07h (intensité 0.1lux), les animaux du groupe Pollution sonore seront exposés à une bande enregistrée reproduisant les niveaux de pollution sonore observée sur un cycle circadien (en moyenne 30dB la nuit et avec des pics ponctuels allant jusqu’à un maximum de 60dB la journée. Les animaux du groupe (ALAN + pollution sonore) seront exposés aux deux pollutions selon ces même modalités. A la fin de l’expérimentation (1 mois) et avant la mise à mort par surdosage de MS-222, chaque têtard sera rincé et placé sur un support froid (de manière à réduire son activité) en vue d’un frottis cutané réalisé à l’aide d’un petit écouvillon stérile. Ce prélèvement unique de < 1 minute sera réalisé par une personne expérimentée. L’individu sera ensuite immédiatement euthanasié.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Aucune étude scientifique ne renseigne pour l’instant les effets physiologiques et comportementaux de l’exposition croisée à ces deux types de pollutions anthropiques chez des stades larvaires d’amphibien, ce que notre étude sera justement en mesure de mieux comprendre. La pollution lumineuse nocturne induit une expression différentielle des gènes des têtards en particulier au niveau du système immunitaire. Sans que le lien fonctionnel ait été encore formellement démontré, il se peut que les têtards soumis à la pollution lumineuse soit immunodéprimés. Une étude récente a étudié les effets de l’exposition à la pollution sonore seule en animalerie sur des têtards d’amphibien nord-américain. Elle reporte une prise alimentaire diminuée et une activité moindre de ces têtards, mais un taux de croissance et une date d’arrivée à la métamorphose similaire. Cependant, cette étude utilise un niveau de pollution sonore supérieur et continu (70 dB) à celui que nous prévoyons d’utiliser.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Il est nécessaire d’euthanasier les têtards à la fin de l’expérimentation pour pouvoir prélever les échantillons intestinaux et ainsi caractériser le microbiote intestinal.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
La composition des communautés microbiennes des animaux se met en place durant le développement. Elle est complexe, influencée par de multiples drivers (alimentation, immunité, génétique…) et modulée en miroir des conditions environnementales locales (pollution, stress, présence de pathogènes…). Cette composition des microbiotes n’est pas modélisable et la caractérisation de l’effet de stress externes sur son développement nécessite le prélèvement sur organisme vivant et sain. Aucune expérience in vitro ou in silico ne peut permettre d’accéder à ce type de données.
2. Réduction
La capture et l’échantillonnage réalisés sur les individus adultes ont été optimisés statistiquement, de façon à réduire au maximum le nombre d’œufs utilisés et prélevés dans la nature et le nombre de têtards élevés en animalerie, tout en obtenant des résultats significatifs. Le nombre de têtards prélevés (N=75 pour chacun des 4 groupes expérimentaux, soit N=300 au total) représente le nombre minimal d’individus nous permettant d’avoir une information réaliste et exploitable statistiquement, compte tenu de la haute variabilité individuelle de la composition des communautés bactériennes intestinales et cutanées. Une autorisation préfectorale est en cours d’obtention pour le site concerné, le nombre d’individus et les prélèvements réalisés. Le reste des tissus, en particulier la tête (cerveau et yeux), sera prélevé et stocké à -80°. Ces tissus pourront servir ultérieurement à l’étude de l’expression génique suite à l’exposition aux différents stresseurs. Ceci permettra de fait de rentabiliser l’ensemble des échantillons pendant plusieurs années. Cette procédure a déjà été utilisée avec succès au laboratoire.
3. Raffinement
Le bien-être des animaux est une condition sine qua non de cet élevage. Les conditions d’hébergement, couramment utilisées et maîtrisées dans notre équipe, sont les plus appropriées pour réduire le plus possible toute angoisse que pourraient ressentir les animaux. En particulier la température de l’eau (17°C ± 1°C), source de stress importante chez ces animaux sera contrôlés deux fois par jours. L’oxygénation de l’eau se fera en continue par des pompes et bulleurs adaptés aux aquariums. Le nettoyage de fèces par aspiration sera réalisé tous les deux jours (au début de développement) et tous les jours (quand les individus seront plus gros et s’alimenteront plus à ~2 semaines) pour assurer une eau toujours propre et empêcher tout développement bactérien ou fongique dans les aquariums. Enfin, l’élevage des têtards de chaque ponte se fera en petit groupe de 5 individus par aquariums, ce qui permet d’éviter toute pression de densité représentant un fort stress pour ces stades larvaires. Par ailleurs, le bien-être animal sera assuré par la présence de personnel compétent 7J/7J pour l’observation et le soin des animaux.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les amphibiens présentent un état de conservation défavorable dans la plupart des régions du monde. Le crapaud commun, espèce sentinelle des zones humides, est présent dans les zones péri-urbaines et urbaines régulièrement soumise à la pollution nocturne et sonore. Ainsi, dans son environnement naturel, cette espèce expérimente des éclairements nocturnes et des niveaux sonores important pouvant affecter sa physiologie et son comportement. De plus, ce taxa étant particulièrement sensible aux épidémies bactériennes et fongiques, les résultats obtenus seront susceptibles d’avoir une grande portée de conservation afin d’établir des préconisations de gestion auprès des gestionnaires des territoires qui promeuvent la présence de zones humides en ville pour améliorer le bien-être des citadins. Nous avons choisi de travailler sur le stade larvaire car un nombre grandissant d’études reporte l’importance de perturbations environnementales subies pendant les stades juvéniles sur l’état de santé des individus, et plus particulièrement sur le développement du microbiote. Nous savons déjà que l’exposition à de faibles valeurs de pollution lumineuse nocturne est responsable de modifications de l’expression des gènes du système immunitaire chez les têtards, il est donc fort probable que ces modifications immunitaires de l’hôte aient un effet direct sur leur capacité à contrôler leurs communautés bactériennes aux interfaces telles que les intestins ou la peau.