Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 22/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-961148)
700 souris vont être utilisées sur cinq ans, chacune opérée une heure à une heure trente pour recevoir un implant optique fixé sur le crâne, puis observée sous microscope jusqu’à dix fois pendant une à deux heures. Le niveau de souffrance déclaré est modéré et toutes sont tuées, le cerveau prélevé. Une partie d’entre elles est maintenue éveillée sur un tapis roulant pendant ces séances, et le porteur signale après l’opération une douleur, une perte de poids, un risque d’inflammation et la perte possible de la barre de tête. Les retombées médicales annoncées, un meilleur ciblage des thérapies géniques en cas de maladie visuelle, restent une perspective, l’objet immédiat étant de mettre au point de nouveaux microscopes.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Ce projet vise à mettre au point des nouvelles technologies d’optique permettant simultanément de contrôler l’activité des neurones avec des protéines sensibles à la lumière et de les imager dans des régions du cerveau en profondeur en utilisant des sondes fluorescentes spécifiques pour détecter l’activité des neurones. Nous concevons et construisons de nouveaux microscopes combinant imagerie et activation des neurones du cerveau avec la lumière en combinaison avec des fibres optiques et des microlentilles. Ces outils constituent des techniques sans précédent pour l’étude du cerveau, permettant de contrôler l’activation de cellules choisies dans des circuits neuronaux, selon des schémas mimant des processus physiologiques. Le projet nous permettra d’obtenir la cartographie des connexions interhémisphériques des circuits visuels en profondeur dans le cerveau et de pouvoir démontrer le lien entre circuits neuronaux impliqués dans la vision ainsi que dans les comportements moteurs et sensoriels.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Cette étude nous permettra de développer de nouvelles techniques d’optiques pour la manipulation des neurones avec la lumière et l’imagerie en simultanée à travers de microlentilles. Les circuits neuronaux moteurs et visuels en profondeur pourront être étudiés avec ces nouvelles techniques, plus précises par rapport aux méthodes actuellement utilisées. Cette étude nous permettra aussi de comprendre la structure et l’intégration de circuits et connexions interhémisphériques responsable de la perception, navigation et de la vision, afin de cibler au mieux les thérapies géniques en cas de pathologie (par exemple visuelle).
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Tous les animaux subiront une chirurgie sous anesthésie et sous analgésie consistant à injecter des molécules d’intérêt et à poser un système optique pour étudier l’activité neuronale. (durée de la chirurgie : 1h-1h30). Une partie des animaux observés en microscopie sera éveillée, les animaux seront observés sous un microscope et sur un tapis roulant (durée : 1-2h, maximum 10 fois). Une partie des animaux observés au microscope sera injectée sous anesthésie avec un fluorophore. Une partie des animaux observés en microscopie sera libre de bouger (durée : 1-2h, maximum 10 fois). Ces animaux subiront une anesthésie pour la mise en place du support de la fibre (5 minutes).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Nous nous attendons à ce que certaines chirurgies, comme les implants permanents, puissent causer de la douleur, du stress ou une perte de poids temporaire (1 à 3 jours après l’opération). Un risque de stress cardio-respiratoire est aussi présent lors de l’anesthésie. Les enregistrements sous le microscope pourront causer un léger stress des animaux. Des rares effets pourront se produire pendant les chirurgies : mauvaise réaction à l’anesthésie ou saignements. Des rares effets pourront se produire après les chirurgies : perte de la barre de tête en post-opératoire ou inflammation. La contention légère de l’animal pour les injections et pour les expériences d’imagerie peut entrainer un léger stress des animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront euthanasiés par une méthode règlementaire à la fin du projet. Les cerveaux seront prélevés afin d’obtenir des données anatomiques supplémentaires pour répondre aux objectifs scientifiques du projet.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Une partie des expériences avec les nouvelles protéines sensibles à la lumière et les indicateurs d’activité neuronale seront faites d’abord dans des modèles cellulaires in vitro, pour identifier les plus efficaces avec les systèmes optiques développés. Des simulations par ordinateur, préalables aux expériences, sont utilisées pour obtenir les paramètres optimaux d’illumination des tissus (température, modèles pour l’activation des protéines sensibles à la lumière…). À l’heure actuelle, ce modèle ne peut pas être entièrement remplacé par une approche alternative in vitro car les circuits neuronaux activés par la stimulation sensorielle et motrice ne sont pas observables in vitro. L’utilisation de l’animal est donc scientifiquement indispensable à notre étude.
2. Réduction
Dans cette étude, le nombre total d’animaux impliqués a été rigoureusement déterminé afin de répondre aux objectifs expérimentaux. La taille des effectifs a été établie en se basant sur un calcul de puissance statistique, garantissant ainsi que l’échantillon est suffisamment représentatif pour détecter un effet significatif avec des tests statistiques tout en minimisant l’utilisation d’animaux conformément aux principes éthiques. Au total, et sur 5 ans, nous utiliserons 700 animaux.
3. Raffinement
Dans cette expérience, les animaux seront logés par groupes de 5 dans des cages spécialement ventilées pour garantir une bonne circulation de l’air. Ils seront examinés chaque jour par des scientifiques et des professionnels qualifiés, et bénéficieront de conditions de vie optimales : ils auront un environnement enrichi pour jouer et se dépenser, ainsi que de la nourriture et de l’eau en continu. Pour les animaux en cours d’expérimentation, un marquage spécial sera utilisé afin de les surveiller de près. Chaque test est encadré par des règles spécifiques visant à s’assurer du bien-être des animaux, et des critères clairs ont été définis pour interrompre l’expérience si nécessaire. À chaque étape, les conditions sont adaptées pour minimiser le stress des animaux. Par exemple, après une intervention chirurgicale, un gel nutritif sera mis à disposition si un animal perd du poids. Selon les procédures, des traitements d’analgésie et anesthésie seront mis en place. Afin de détecter le moindre signe de souffrance le plus tôt possible, une grille d’évaluation sera utilisée, ce qui permettra de prendre des mesures rapides et, si nécessaire, de pratiquer une euthanasie dans les cas où la douleur ne peut être contrôlée. Enfin, avant certaines observations spécifiques (comme l’observation au microscope), les animaux seront progressivement habitués à cet environnement pour réduire leur stress et faciliter le déroulement des expériences.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Notre modèle animal est la souris adulte car ce modèle, très utilisé par les laboratoires de recherche, permet d’étudier le fonctionnement de circuits neuronaux complexes dans des conditions physiologiques proches de l’Homme. La taille du cerveau de souris est aussi idéale pour les études sous microscope avec haute précision. Le modèle souris permet aussi de disposer d’animaux ayant des particularités génétiques pertinentes pour notre étude. Nous utiliserons des souris âgées entre 7 semaines et 1 an avec circuits neuronaux matures.