Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 06/06/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-381382)
Jusqu’à trente jours de séances quotidiennes la tête fixée, sous une restriction alimentaire qui leur fait perdre 10 à 15 % de leur poids : 764 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l’issue. Elles subissent d’abord une chirurgie de trente minutes pour la pose d’un dispositif de maintien de la tête, ou d’une heure et demie pour l’injection d’un vecteur viral et l’implantation d’une fibre ou d’une lentille optique dans le cerveau. Le RNT annonce cette seconde chirurgie « sans effets adverses » tout en décrivant plus loin une douleur post-opératoire modérée et une possible perte de poids. Tout cela vise à comprendre comment une action réfléchie devient une habitude, le porteur affirmant qu’un modèle mammifère s’impose faute de structures équivalentes chez les autres vertébrés.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le projet vise à comprendre en profondeur le processus d’apprentissage procédural, qui repose sur l’automatisation et l’exécution de séquences cognitivo-motrices complexes, telles que la conduite automobile ou la réalisation de gestes comme attacher ses lacets. Ce processus d’apprentissage se développe à travers de multiples répétitions réussies, progressant ainsi des comportements dirigés vers un but vers l’établissement d’habitudes. Le striatum, une région du cerveau, joue un rôle clé dans cet apprentissage, avec la région dorsomédiane (DMS) associée à l’acquisition des actions orientées vers un but, et la région dorsolatérale (DLS) impliquée dans l’acquisition des habitudes. Les recherches précédentes ont montré que différentes parties du striatum sont impliquées à différentes étapes de l’apprentissage, mais il reste à comprendre comment la mémoire procédurale est transférée entre ces régions lorsque les comportements évoluent vers des habitudes. Pour cela, une exploration longitudinale de la plasticité du réseau striatal est nécessaire, en suivant l’activité électrophysiologique ou en imagerie in vivo des différentes composantes du réseau dans le DMS et le DLS pendant tout le processus d’apprentissage procédural.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet vise à découvrir comment nous apprenons des actions de manière automatique. En utilisant des techniques d’imagerie et d’électrophysiologie, nous allons suivre comment la plasticité synaptique change pendant que nous apprenons. Cela nous aidera à comprendre comment des actions initialement réfléchies et flexibles deviennent des habitudes automatiques, inconscientes. Le projet contribuera à la compréhension de la formation de la mémoire implicite lors d’un apprentissage procédural, ce qui aidera à éclaircir les mécanismes impliqués dans l’automatisation et l’exécution de séquences cognitivo-motrices complexes.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les souris, selon les groupes expérimentaux, subiront ou une chirurgie de courte durée (environ 30 minutes) sous-anesthésie générale pour la pose du dispositif de maintien de la tête, ou une chirurgie d’environ une heure et demi sous anesthésie générale, prévoyant l’injection du vecteur et l’implant de fibre ou lentille optique, sans effets adverses. Toutes les souris vont réaliser une tache comportementale, envisageant un apprentissage procédural (une session par jour pendant 3, 8, 21 ou 30 jours selon les besoins expérimentaux).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Après intervention chirurgicale, les animaux peuvent éprouver une douleur post-opératoire modérée, pouvant conduire à une éventuelle perte de poids. De plus, la restriction alimentaire entraînant une diminution de poids (entre 10 et 15%), la configuration tête-fixée, les manipulations liées aux enregistrements électrophysiologiques, comme le branchement et le débranchement des équipements, peuvent engendrer un stress chez l’animal.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Il est nécessaire de mettre à mort les animaux dans toutes les procédures pour pouvoir effectuer une vérification histologique des aires corticales ciblées
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Aucun modèle mathématique ou in vitro n’existe actuellement pour décrire les dynamiques des réseaux de neurones impliqués dans l’apprentissage procédural. Ainsi, l’utilisation d’animaux éveillés s’avère indispensable pour comprendre les mécanismes par lesquels le cerveau sélectionne une stratégie motrice ainsi que pour étudier les plasticités mise en place, au fur et à mesure de l’apprentissage. Pour ce faire, l’emploi d’un modèle animal mammifère est essentiel afin d’obtenir des résultats pouvant être extrapolés à la compréhension du processus d’apprentissage humain.
2. Réduction
En suivant la même souris à travers plusieurs sessions comportementales, nous parvenons à réduire le nombre d’animaux requis pour obtenir des résultats fiables, tout en atténuant la variabilité inter-individuelle. La méthode d’imagerie 2-photons employée offre la possibilité d’observer simultanément de multiples neurones.
3. Raffinement
Des éléments d’enrichissement supplémentaires, tels que la présence de sizzled pad et des petites bûches en bois, sont introduits dans la cage d’hébergement des souris. Les conditions chirurgicales (anesthésie, analgésie, asepsie) et les soins post-opératoires appliqués garantissent une prise en charge appropriée pour diminuer toute souffrance de l’animal après chirurgie. La restriction alimentaire est légère, et nous avons élaboré un protocole qui ne requiert pas l’isolement des animaux en restriction, favorisant ainsi leur bien-être social. Pour réduire le stress des animaux lié au dispositif expérimental, nous avons mis en place un protocole d’habituation progressive. De plus, afin d’associer positivement les souris au dispositif expérimental, elles reçoivent des récompenses pendant la phase d’habituation (et également pendant le protocole). L’appareil expérimental employé permet aux souris de se déplacer et de réaliser des tâches de manière active, même lorsqu’elles sont maintenues par la tête, réduisant ainsi le stress lié à cette contrainte. Les lignées transgéniques utilisées présentent un phénotype non-dommageable. Les vecteurs viraux et les protéines exprimées sont utilisés à des fins techniques uniquement (telles que l’imagerie et l’optogénétique) et ne semblent pas avoir d’effets néfastes sur les souris. Par ailleurs, les implants utilisés sont miniaturisés et légers (< 2g avec ciment inclus), et n'interfèrent donc pas avec le comportement normal des animaux. Enfin, une évaluation rigoureuse de l’état de santé et du bien-être des animaux est assurée pendant la durée du protocole experimental, grâce à des points limites pré-établis, qui permettent de définir des actions à prendre, qu’il s’agisse de soins de soutien, du retrait de l’animal du protocole expérimental ou, en cas de souffrance importante non réversible, d'une euthanasie éthique. Les critères d’arrêt associés à ces points limites garantissent une prise en charge rapide et adaptée, dans le respect de la réglementation et des principes de bien-être animal.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Il est nécessaire d’utiliser un modèle animal mammifère pour obtenir des résultats potentiellement transposables à l’Homme, car les structures des ganglions de la base ne sont pas présentes, ou sont organisées différemment chez les autres vertébrés (et absentes chez les invertébrés). Parmi les modèles animaux mammifères, l’utilisation du modèle souris permet l’accès aux nombreuses lignées transgéniques indispensables pour notre projet. Les animaux en comportement seront utilisés au premier stade adulte (à partir de 50 jours), ce qui permet d’avoir des taux d’apprentissage élevés, tout en étudiant l’activité des réseaux neuronaux dont le développement post-natal est fini.