Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 17/07/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-901433)
Deux chirurgies du cerveau de trois à cinq heures chacune, une IRM sous anesthésie de trois heures, puis des injections intramusculaires quotidiennes de MPTP cinq jours par semaine pendant jusqu’à six mois : 6 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Cette neurotoxine installe des symptômes parkinsoniens permanents, avec tremblements, rigidité musculaire, difficultés à s’alimenter, perte de poids et apparition d’escarres. Le porteur écrit qu’il n’est « pas nécessaire de réaliser davantage d’expériences sur les animaux si les données sont déjà disponibles quelque part dans le monde », et justifie pourtant ces six macaques par les « pratiques standards » du domaine. Tous sont tués et leur cerveau congelé pour localiser les électrodes, le choix entre macaque à longue queue et macaque rhésus dépendant selon lui des « possibilités d’approvisionnement » dans un contexte de pénurie de singes.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Dans la maladie de Parkinson, le ralentissement et l’absence de mouvements volontaires s’accompagnent d’activités oscillatoires anormales dans un réseau de structures localisées sous le cortex cérébral, aussi appelé les ganglions de la base. Néanmoins, le lien entre ces activités oscillatoires pathologiques et les troubles moteurs caractéristiques de la maladie de Parkinson reste flou malgré des décennies de recherche. D’une part, la concomitance entre la réduction/abolition de ces activités oscillatoires suite à des traitements pharmacologiques et/ou à des procédures chirurgicales et l’amélioration clinique des troubles moteurs suggère un lien de causalité entre ces oscillations neuronales et la planification, le contrôle et la coordination des mouvements. D’autre part, il a été démontré que le ralentissement et l’absence de mouvements volontaires peuvent apparaître avant l’émergence des activités oscillatoires dans les ganglions de la base. De plus, les caractéristiques de ces oscillations neuronales peuvent varier en fonction des différentes structures qui composent le réseau des ganglions de la base. Notre plan de recherche est structuré en trois objectifs complémentaires. Le projet vise à (i) caractériser comment ces activités oscillatoires se produisent et comment elles se propagent dans les différentes structures des ganglions de la base chez des singes parkinsoniens effectuant des mouvements de bras volontaires en direction d’une cible; (ii) identifier le lien entre les caractéristiques de ces oscillations neuronales dans différentes structures du réseau des ganglions de la base et les mouvements normaux/anormaux; (iii) développer de nouvelles approches thérapeutiques permettant une inversion rapide et robuste des changements neuronaux et comportementaux.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet vise à développer des approches thérapeutiques innovantes pour la maladie de Parkinson qui diffèrent significativement des thérapies actuellement disponibles et qui ne peuvent être développées sans une profonde compréhension mécanistique et quantitative de la façon dont le cerveau remplit ses fonctions ainsi que des mécanismes qui sous-tendent ses dysfonctionnements. Ce projet permettra de comprendre les mécanismes de génération et de propagation des activités oscillatoires anormales observées dans les ganglions de la base chez des singes après induction d’un syndrome parkinsonien et révèlera le lien avec les symptômes moteurs parkinsoniens. Ce projet sera donc extrêmement intéressant pour les personnes souhaitant développer de protocoles thérapeutiques originaux visant à restaurer le fonctionnement normal du cerveau. A terme, ce projet aidera à soulager les troubles moteurs des patients souffrant de la maladie de Parkinson tout en minimisant l’apparition d’effets secondaires et donc participera à améliorer leur qualité de vie.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Chaque animal subira une IRM pour obtenir une image morphologique 3D du cerveau (30min de transport jusqu’à l’IRM et 180min de procédure). Chacun des animaux sera également soumis à deux chirurgies d’une durée de 3à 5h chacune. La première chirurgie permettra l’injections de particules virales inactivées dans le cerveau visant à modifier les caractéristiques des neurones, et l’implantation d’électrodes d’enregistrements pour recueillir l’activité de ces neurones. La seconde chirurgie permettra l’implantation d’électrodes permettant de délivrer différentes intensités de courant électrique dans le cerveau pour restaurer son fonctionnement normal. Chaque animal subira également une injection intramusculaire quotidienne d’une substance chimique inerte et sans danger pour l’animal visant à manipuler l’activité des neurones dont les caractéristiques ont été modifiées préalablement (une injection par jour d’environ 20 à 30s, 5 jours par semaines durant 3 à 6 mois environ). L’induction du syndrome parkinsonien chez les animaux se fera grâce à des injections quotidiennes intramusculaires (une injection par jour d’environ 20 à 30s pendant n jours) d’une neurotoxine (appelé MPTP) qui provoque des symptômes permanents de la maladie de Parkinson. Le nombre de jours d’injection et le dosage de cette neurotoxine dépendra de la progression du syndrome (mais n’excédera pas plus de 6 mois). Enfin, chaque animal participera à une séance quotidienne d’enregistrements électrophysiologiques de l’activité neuronale (une séance d’environ 1h par jour, 5 jours par semaine durant 12 mois environ).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La phase précoce de conditionnement et de l’entrainement (c’est-à-dire la capture de l’animal dans la volière à l’aide d’un colier, l’entrainement de l’animal dans la tâche comportemental) peut stresser les animaux. Au cours de la procédure IRM, les nuisances sont essentiellement liées à l’anesthésie qui peut entrainer une baisse de la température corporelle, des troubles respiratoires et/ou cardiaques. Durant le transport à l’IRM, il faut également être très prudent afin que l’animal ne se blesse pas (par exemple plaies/coupures ) avec la cage de transport. De plus, des douleurs et infections peuvent survenir suite aux interventions chirurgicales . Enfin, l’induction du syndrome parkinsonien provoquera l’apparition de symptômes moteurs (c’est-à-dire des difficultés à effectuer des mouvements, une rigidité musculaire, une posture anormale et des tremblements au repos). Par ailleurs, selon la sévérité de ces symptômes parkinsoniens, les animaux pourront présenter des difficultés à s’alimenter et à bouger pouvant donc entrainer une perte de poids et l’apparition d’escarres.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Une fois la procédure terminée, les animaux seront profondément anesthésiés et euthanasiés afin de pouvoir effectuer des analyses histochimiques post-mortem qui sont indispensables pour localiser les sites d’enregistrements de l’activité neuronale et l’aspect du cerveau après l’induction du syndrome parkinsonien. Après constatation de la mort de l’animal, le cerveau sera retiré du crâne, congelé pour procéder aux analyses histologiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Notre projet a pour but de caractériser les dysfonctionnements qui se produisent dans le cerveau après induction d’un syndrome parkinsonien et de déterminer les conséquences sur le comportement afin de développer de nouvelles approches thérapeutiques pour les patients atteints de la maladie de Parkinson. Ce type de projet ne peut donc pas être effectué via des approches in silico, in vitro ou ex vivo et l’approche in vivo est indispensable. De plus, les singes ont un cerveau et des comportements semblables à l’homme ce qui permet de développer des tâches comportementales complexes et susceptibles de refléter les comportements humains. L’utilisation de rongeurs ou d’autres espèces de vertébrés n’est donc pas appropriée et nous sommes obligés d’utiliser des primates non-humains.
2. Réduction
Notre objectif est de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés pour la recherche. Nous y parvenons en planifiant soigneusement et en maximisant les données obtenues chez chaque animal. Ainsi, chaque animal sera son propre contrôle, ce qui diminuera par deux le nombre total d’animaux utilisé pour ce projet. Le nombre d’animaux a été choisi en fonction des pratiques standards qui combinent l’étude de l’activité neuronale et l’étude du comportement chez les primates non-humains. Enfin, notre stratégie de libre accès aux données sera essentielle non seulement pour les avancées scientifiques, mais aussi pour des raisons éthiques. En effet, il n’est pas nécessaire de réaliser davantage d’expériences sur les animaux si les données sont déjà disponibles quelque part dans le monde.
3. Raffinement
En début de protocole et durant 3 mois, l’expérimentateur habituera les animaux à sa présence (15-30min par jour, 5 jours par semaine). L’expérimentateur apprendra à l’animal à se laisser attraper par son collier à l’aide d’une canne et à rester calmement assis dans une chaise de travail (5 jours par semaine). Pendant la durée totale des expériences, les animaux seront maintenus en groupe et bénéficieront d’un environnement enrichi (jouets, musique). Le transport de l’animal vers la plateforme de bio imagerie située à 200m de l’animalerie se fera à l’aide d’une boîte de transport dédiée mise sur un chariot et protégée des regards extérieurs par une housse. L’animal anesthésié sera maintenu au chaud sous une couverture et bordé d’une bouillotte. Au total, la durée de l’examen sera de 30min de transport et 180min d’acquisition IRM. Les chirurgies seront réalisées de façon stérile et sous anesthésie profonde. Une couverture antalgique en pré- et post-opératoire sera utilisée pour limiter la douleur de l’animal après l’intervention chirurgicale. Enfin, pour limiter la douleur que peuvent engendrer les incisions cutanées, nous administrons un anesthésique local avant incision. Pour le contrôle de la température, avant l’induction de l’anesthésie, une sonde sera insérée dans le rectum des animaux. De plus, durant la totalité de la chirurgie, les animaux seront placés sous une couverture (électrique) chauffante qui est régulée en fonction de la température corporelle. Suite aux chirurgies, les animaux seront quotidiennement observés durant 5 à 7 jours post-chirurgie par le personnel de l’animalerie sur des critères comme la posture de l’animal, son activité, son interaction, sa nutrition etc. Une attention toute particulière sera porté aux risques d’infections, d’abcès, d’œdèmes et d’inflammation. Enfin, durant l’induction du syndrome parkinsonien, les animaux seront également quotidiennement observés pour évaluer la sévérité de la maladie et induire un syndrome parkinsonien stable et modéré. Si les symptômes s’accentuent (difficultés à s’alimenter et à bouger, pouvant entrainer une perte de poids et l’apparition d’escarres), l’animal sera immédiatement sorti du protocole et séparé des autres animaux, de façon à sécuriser son hébergement et éviter qu’il se blesse. De plus, des précautions particulières seront prises telles que l’utilisation de matelas moelleux/alèses et de fréquents changements de position pour éviter les chocs et le développement d’escarres.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Contrairement à d’autres espèces de vertébrés (e.g., rongeurs), le macaque possède une organisation du cerveau semblable à celle de l’homme. De plus, le macaque possède un répertoire de comportements plus large et plus proche de celui de l’homme ce qui nous permet de développer des tâches comportementales complexes et susceptibles de refléter les comportements humains. L’utilisation du primate non-humain permettra donc de plus facilement transposer nos résultats à l’homme et reste donc indispensable dans le cadre de cette étude. De plus, les animaux utilisés pour ce projet seront âgés d’au moins 36-48 mois. A cet âge, on peut considérer que le développement du système nerveux central à atteint sa maturité. Ce paramètre est important à respecter puisqu’il nous permettra de comparer plus aisément les résultats obtenus chez ces animaux avec les caractéristiques observés chez l’homme à l’âge adulte. Notons que dans le contexte (européen et mondial) actuel de pénurie de singes pour la recherche scientifique, le choix du singe cynomolgus ou du singe rhésus dans ce projet dépendra des possibilités d’approvisionnement. Quoiqu’il en soit, nous n’attendons pas de différences majeures entre ces deux espèces.