Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 05/06/2026
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-783152)
Pour étudier le développement et l’évolution des circuits neuronaux, 6 120 larves de poisson zèbre et d’Astyanax mexicanus sont utilisées dans des procédures d’un niveau de souffrance allant de léger à sévère, toutes tuées à l’issue. La plupart des séances consistent en imagerie sur larve éveillée mais immobilisée dans un gel, avec des stimulations visuelles, mécaniques, électriques ou optogénétiques. Certaines procédures invasives suppriment de manière ciblée des neurones, par laser ou chirurgie, sous anesthésie. Le porteur classe ces travaux en recherche fondamentale destinée à la connaissance et à la vulgarisation, les applications médicales n’étant évoquées qu’à long terme.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le projet a pour but de réaliser des expériences de recherche fondamentale afin de mieux comprendre le fonctionnement du système nerveux, en particulier le développement et l’évolution des circuits neuronaux. L’équipe cherche à comprendre comment le cerveau assure les fonctions cognitives et contrôle le comportement animal. Pour cela, le projet s’appuie sur deux modèles animaux, le poisson zèbre et Astyanax mexicanus. Ces espèces présentent des avantages génétiques, comportementaux et méthodologiques, notamment pour les approches d’imagerie. Leur génome bien caractérisé en fait des modèles particulièrement adaptés à l’utilisation de techniques génétiques avancées, telles que l’optogénétique, permettant de moduler l’activité de certains neurones à l’aide de la lumière. Dans ce cadre, des larves transgéniques exprimant des protéines fluorescentes sensibles à l’activité cellulaire sont utilisées, ce qui permet de visualiser et d’enregistrer l’activité de larges populations neuronales à l’échelle cellulaire, ainsi que d’étudier de manière ciblée certains circuits neuronaux. Astyanax mexicanus constitue par ailleurs un modèle précieux pour étudier l’évolution, car il existe des morphes de surface et cavernicoles au sein de la même espèce. Certaines populations se sont adaptées à la vie en cavernes sans lumière, tandis que les populations de surface ont conservé des traits ancestraux. Cette comparaison permet d’analyser comment des pressions environnementales différentes conduisent à des adaptations des circuits neuronaux et des comportements associés. Ainsi, la combinaison de ces deux modèles permettent d’aborder les questions centrales du projet, notamment l’apparition et l’évolution de l’activité spontanée du cerveau au cours du développement et de l’évolution, son rôle biologique, et la manière dont le cerveau traite les informations provenant de l’environnement.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet comporte exclusivement des travaux de recherche fondamentale, dont l’objectif est d’améliorer les connaissances sur le fonctionnement du cerveau et de les diffuser auprès du grand public. Cet objectif est poursuivi à travers des actions de communication et de vulgarisation scientifiques. À plus long terme, ces connaissances pourraient contribuer à ouvrir la voie au développement de nouvelles approches pour la réparation du cerveau après un traumatisme ou dans le cadre de maladies neurodégénératives, comme la maladie de Parkinson. Elles pourraient également aider à mieux comprendre les mécanismes permettant d’améliorer les capacités cognitives et l’adaptation aux changements rapides de l’environnement
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les larves sont soumises à différentes procédures expérimentales, classées en procédures non invasives et invasives. La majorité des procédures réalisées sont non invasives. Elles consistent en des sessions d’observation et d’enregistrement de l’activité cérébrale à l’aide de techniques d’imagerie, ainsi qu’en des tests comportementaux en nage libre. Ces sessions durent au maximum deux heures, à raison d’une session par jour pendant quatre jours consécutifs au maximum. Pendant les expériences d’imagerie, les larves sont éveillées mais temporairement immobilisées dans un gel adapté afin de permettre les enregistrements. Des stimulations sensorielles peuvent être appliquées afin d’évaluer les réponses des animaux. Elles incluent des stimulations visuelles, auditives, mécaniques ou d’origine optogénétique, d’une durée d’un seconde et répétées un nombre limité de fois. Des stimulations électriques très brèves et faibles peuvent également être utilisées pour déclencher des réponses comportementales de sursaut. Un traitement pharmacologique par immersion peut être appliqué pendant une durée maximale d’une heure. Ces traitements visent à moduler temporairement l’activité nerveuse ou sensorielle, de manière réversible. Les procédures invasives correspondent à des interventions visant à supprimer ou réduire de manière ciblée l’activité de certaines neurones ou structures, réalisées soit par des approches génétiques, soit par exposition de quelques secondes au laser, ou chirurgie réalisée avant le stade de larve autonome. Dans tous les cas, pour les procédures invasives, les larves sont anesthésiées.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les poissons utilisés dans ce projet sont maintenus éveillés pendant la majorité des procédures, sans recours systématique à l’anesthésie. Pour certaines procédures d’imagerie, les poissons peuvent être temporairement immobilisés, ce qui peut entraîner un stress de courte durée lié à la restriction de leurs mouvements. Certaines interventions chirurgicaux, même si réalisés sous anesthésie, pourraient éventuellement provoquer un stress ou un inconfort temporaire. Les observations réalisées dans des études précédentes indiquent que, sur la période suivie après ce type d’intervention, les poissons ne présentent pas de modification notable de leur comportement de nage ni de leur capacité à s’alimenter, et semblent s’adapter à ces conditions et peuvent bien interagir avec leur environnement.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
À l’issue des procédures, toutes les larves sont euthanasiées. Les larves utilisées étant génétiquement modifiées, elles ne peuvent pas être replacées en dehors du laboratoire. De plus, certaines études nécessitent des analyses réalisées après la fin de l’expérience, directement sur les animaux post-mortem, afin d’obtenir des informations complémentaires.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Ce projet vise à comprendre comment l’activité du cerveau est liée aux informations sensorielles et au comportement. Ces phénomènes reposent sur des interactions complexes entre de nombreux neurones, qui ne peuvent pas être reproduites de manière réaliste à l’aide de modèles informatiques ou de cultures de cellules isolées. L’étude nécessite donc l’utilisation d’un organisme vivant, dans lequel il est possible d’observer simultanément l’activité cérébrale et le comportement. Les larves de poisson zèbre et d’Astyanax mexicanus constituent à ce jour les modèles vertébrés les plus adaptés pour répondre à ces questions. Leur transparence permet l’observation directe de l’activité du cerveau à l’aide de techniques de microscopie non invasives, tout en limitant fortement les interventions sur l’animal.
2. Réduction
Le nombre d’animaux utilisés est strictement limité au minimum nécessaire pour répondre aux objectifs scientifiques, tout en garantissant des résultats fiables. Les poissons adultes des deux espèces, poisson zèbre et Astyanax mexicanus, sont uniquement utilisés pour produire des embryons et pas pour l’expérimentation. Ils vivent en groupe, ce qui est essentiel pour leur bien-être, et leur nombre est maintenu aussi bas que possible tout en assurant de bonnes conditions de vie. Sur toute la durée du projet, environ 6120 larves seront utilisées, soit environ 136 larves par chercheur et par an. Ces estimations reposent sur l’expérience acquise au laboratoire afin d’utiliser uniquement le nombre d’animaux réellement nécessaire. Pour chaque type de procédure, le nombre de larves est adapté en fonction de l’ampleur attendue des différences entre groupes expérimentaux. Lorsque ces différences sont plus nettes, un nombre réduit de larves (environ 3 à 5 par groupe) est suffisant. À l’inverse, lorsque les différences attendues sont plus modestes, un nombre légèrement plus élevé est requis (environ 6 à 10 larves par groupe). Cette approche permet d’identifier des effets biologiquement pertinents sans augmenter inutilement le nombre d’animaux. Afin d’éviter de produire trop d’animaux, seuls les embryons réellement utiles aux expériences sont conservés. De plus, un même animal peut parfois être utilisé pour plusieurs types d’analyses complémentaires, ce qui permet de limiter encore le nombre total d’animaux utilisés. L’ensemble de ces mesures vise à réduire au maximum le recours aux animaux tout en permettant de faire avancer les connaissances scientifiques.
3. Raffinement
Toutes les mesures possibles sont mises en œuvre afin de limiter au maximum la douleur, la souffrance, le stress ou les dommages durables chez les animaux. Les larves sont maintenues dans des conditions d’élevage adaptées à chaque espèce (28 degrés Celsius pour le poisson zèbre, 24 degrés Celsius pour A. mexicanus), en groupes. Elles sont nourries deux fois par jour avec une solution de paramécies afin de maintenir un état physiologique optimal et de stimuler des comportements naturels, notamment la chasse. Un suivi quotidien est assuré lors des nourrissages, et une surveillance est également mise en place les week-ends par un prestataire spécialisé. La plupart des expériences utilisent des méthodes non invasives, c’est-à-dire qu’elles ne nécessitent pas d’intervention lourde sur les animaux. Par exemple, des techniques de microscopie permettent d’observer l’activité des neurones chez des larves sans les endommager. Après les expériences, les larves restent en bonne santé, ne présentent pas de troubles du comportement et peuvent continuer à se développer normalement jusqu’à l’âge adulte, comme cela a déjà été constaté dans des études précédentes. Pour des procédures plus invasives, les larves sont d’abord anesthésiées par refroidissement, puis avec une solution anesthésiante. Elles sont ensuite maintenues immobiles dans une substance gélifiée qui aide à limiter les saignements et favorise la cicatrisation. Une attention particulière est portée au bien-être des animaux tout au long des procédures et une quantité de nourriture plus importante est prévue pour compenser les éventuelles perturbations sensorielles liées aux interventions. Si, au cours d’une expérience, une larve présente des signes de détérioration de son état de santé ou de souffrance, l’expérience est immédiatement arrêtée et l’animal est euthanasié, afin d’éviter toute souffrance inutile.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les larves du poisson zèbre et d’A. mexicanus possèdent une peau transparente, ce qui permet d’observer directement, chez l’animal intact, l’activité de grands réseaux de neurones grâce à des techniques de microscopie. Leur génome bien connu en fait des candidats idéaux dans l’utilisation de nouvelles techniques de génétique, tels que l’optogénétique, qui permettent de contrôler l’activité de certains neurones à l’aide de la lumière. Dans ce cadre, des larves transgéniques exprimant des protéines fluorescentes qui émettent un signal en réponse à l’activité cellulaire dans des neurones spécifiques ou dans les cellules gliales sont utilisées, permettant de visualiser et d’enregistrer l’activité de dizaines de milliers de cellules, ainsi que de manipuler de manière ciblée certains circuits neuronaux. De plus, ces deux espèces présentent une riche variété de comportements moteurs, facilitant l’étude des liens entre activité cérébrale et comportement. A. mexicanus constitue par ailleurs un modèle précieux pour étudier l’évolution, car il existe des morphes de surface et cavernicoles de la même espèce; donc certains s’étant adaptés à la vie en cavernes sans lumière tandis que les populations de surface ont conservé des traits ancestraux . Cette comparaison permet d’analyser comment des pressions environnementales différentes conduisent à des adaptations rapides des circuits neuronaux et des comportements associés. Les expériences sont réalisées principalement entre 2 et 9 jours après la fécondation, période durant laquelle les larves respirent directement à travers leur peau, ce qui permet de les immobiliser sans risque. Pour des stades plus avancés (10 à 30 jours), des dispositifs assurant un apport en oxygène sont utilisés afin de maintenir des conditions compatibles avec l’enregistrement de l’activité neuronale.