Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 30/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-285128)
Le crâne est ouvert pour y descendre une microélectrode en fibre de carbone et un émetteur d’ultrasons, au cours d’une chirurgie de trois à quatre heures menée sous uréthane. 50 rats vont être utilisés, opérés sous anesthésie et tués avant tout réveil, le porteur indiquant que le réveil après une chirurgie du crâne entraînerait des souffrances inutiles. L’objectif est de vérifier si des ultrasons de basse énergie déclenchent une libération de dopamine dans un cerveau intact, étape que le porteur juge nécessaire avant tout essai chez l’humain. Il écrit par ailleurs que l’uréthane est difficile à manipuler, avec un risque de variation de l’état de conscience des animaux, et retient précisément le réveil de l’animal comme point limite de la procédure.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La neurostimulation par ultrasons de basse énergie (low-energy ultrasound ou LEUS) est une méthode prometteuse pour stimuler des régions cérébrales de façon non-invasive et avec grande sélectivité spatiale limitée à quelques mm3 de tissu nerveux. La neurostimulation par les LEUS a déjà été testée chez l’animal, et a été capable d’évoquer des mouvements des membres, des vibrisses chez le rongeur, voire des yeux. Cependant, les effets cellulaires des LEUS et les mécanismes biologiques de cette stimulation demeurent largement inconnus. Un verrou important consiste à comprendre comment les LEUS affectent la neurotransmission, le mécanisme fondamental par lesquels les neurones libèrent des neurotransmetteurs et transmettent des signaux chimiques à leurs voisins. In vitro, les LEUS sont capables d’induire des libérations de calcium intracellulaire et d’évoquer une libération de dopamine par des neurones en culture. Cependant, la pertinence de ces effets in vivo au sein d’un cerveau intact reste inconnue. Ce projet se focalisera sur les neurones dopaminergiques du rat. La libération de dopamine peut être monitorée en routine par la technique de voltamétrie cyclique rapide à l’aide de microélectrodes en fibre de carbone. L’objectif de ce projet est de tester in vivo l’hypothèse selon laquelle la stimulation par LEUS des voies dopaminergiques induit une libération de dopamine dans le cerveau, démontrant ainsi que les LEUS ont bien la capacité d’exciter les neurones in vivo et de stimuler la libération de neurotransmetteurs.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
L’ensemble de ce projet permettra d’évaluer le potentiel des LEUS pour stimuler le cerveau de façon non invasive et localisée chez l’homme à des fins curatives. Il s’agira de la première évaluation de ce type in vivo et cette approche apportera des informations cruciales sur les mécanismes biologiques mis en jeu par la stimulation par LEUS dans le cerveau. Il existe déjà des pathologies neurologiques humaines dont les traitements utilisent la neurostimulation. Par exemple, les patients atteints de maladie de Parkinson et ne répondant plus aux traitements pharmacologiques peuvent recevoir une électrode de stimulation pour compenser la perte de dopamine dans leur cerveau. D’autre pathologies humaines pourraient bénéficier d’une approche thérapeutique par neurostimulation mais les développements de ces thérapies sont limités par les risques liés à l’implantation d’électrodes invasives dans le cerveau. La technique de neurostimulation par LEUS pourrait offrir une alternative prometteuse pour remplacer les méthodes de neurostimulation invasive dans la maladie de Parkinson et peut-être ouvrir la voie vers de nouvelles thérapies à base de neurostimulation.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Procédures chirurgicale sous anesthésie générale et analgésie sans réveil d’une durée de 3-4 h.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
L’ensemble des procédures expérimentales seront effectuées sur l’animal anesthésié sans réveil. L’uréthane est difficile à manipuler , avec un risque de variation d’état de conscience des animaux. L’utilisation longue peut entrainer un risque de dégradation des fonctions physiologiques difficiles à maitriser.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Mise à mort de tous les animaux en fin de chirurgie car le réveil de l’animal après une chirurgie du crâne entrainerait des souffrances inutiles.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
La technique de neurostimulation par les LEUS a déjà été testée in vitro sur des neurones en cultures ainsi que sur des explants de cerveau. L’étape in vivo chez l’animal est maintenant nécessaire avant de passer chez l’homme afin de vérifier l’efficacité de la stimulation et son innocuité.
2. Réduction
Les effectifs des groupes ont été réduits au maximum afin de permettre une mise au point sérieuse des procédures : 10 rats pour la mise au point de la détection de dopamine, 10 rats pour la mise au point des paramètres d’angulation des électrodes, 20 rats pour l’optimisation des paramètres de la stimulation LEUS. Nous pourrons procéder à des comparaisons statistiques de différents paramètres de stimulation par LEUS à partir d’un effectif de 6 animaux par groupe. Par exemple, la comparaison entre les paramètres LEUS optimaux et la stimulation électrique de référence pourra être menée à bien avec ces effectifs.
3. Raffinement
Concernant la douleur, un traitement analgésique est prévu avant la chirurgie. La chirurgie est pratiquée sous anesthésie générale en appliquant les points limites définis par (1) un réveil de l’animal et (2) l’apparition d’une hemorragie incontrôlée au niveau du scalp. Concernant l’angoisse infligée à l’animal, elle est réduite par un hébergement par groupes de deux à six dès l’arrivée au laboratoire et par l’insertion d’un enrichissement dans les cages d’hébergement (tuyau en PVC transparent, matériau de nidification).
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat est une espèce qui a été largement caractérisée pour la libération de dopamine dans le cerveau évoquée par une stimulation électrique. Les procédures permettant de réaliser cette mesure ont été décrite dans la littérature et serviront de base à notre approche expérimentale. Les données de la litérature semblent indiquer que le rat permet une détection de dopamine plus robuste que la souris. Rats adultes de 6-10 semaines pour bénéficier d’une taille maximale