Procédures modérées

Tuées à la fin du protocole pour prélever leur tissu nerveux, 320 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes subissent une chirurgie du genou d'environ trente minutes sous anesthésie générale pour y installer une arthrose, une partie recevant en plus une injection intra-articulaire de virus destinée à supprimer un gène ou à marquer des neurones. Un groupe passe cinq semaines de tests de sensibilité cutanée et de locomotion, par séances d'environ deux heures, alors que la douleur articulaire induite dure environ huit semaines. Le porteur écrit que ces souris devenues douloureuses chroniques seront tuées à la fin de la procédure "afin de leur éviter toute souffrance inutile".

Objectifs

L'arthrose, représente la forme la plus courante de rhumatisme touchant plus de 250 millions de personnes dans le monde. L'arthrose affecte principalement les articulations du genou, des hanches, des mains, des facettes vertébrales et des pieds. L'arthrose du genou est la forme la plus fréquente et se caractérise par la dégradation du cartilage et une inflammation de l’articulation. Ces symptômes évoluent souvent lentement et s'aggravent avec le temps. L'arthrose s'accompagne également d'une perte de mobilité due à une dégradation progressive des muscles. Néanmoins, la douleur demeure le symptôme prédominant chez les patients atteints d'arthrose. Aux stades avancés, l'arthrose se caractérise par des douleurs sévères, en faisant l'une des principales causes de douleur chronique dans le monde. Étant donné l'absence actuelle de traitements efficaces pour ralentir ou inverser la progression de la maladie, la prise en charge de l'arthrose repose principalement sur le soulagement des symptômes. A ce jour, les traitements pharmacologiques disponibles sont associés à une efficacité limitée et à de nombreux effets secondaires, soulignant l'urgence d'identifier les sources et les mécanismes de la douleur associée à l'arthrose dans le but d'améliorer la qualité de vie des patients. Les contraintes mécaniques jouent un rôle critique dans la genèse de la douleur associée à l'arthrose. L'identification récente de protéines capables de détecter les stimulations mécaniques du genou a fourni les premières indications des mécanismes physiologiques responsables de la détection des mouvements dans l'articulation du genou. Un nouveau canal ionique activé par des pressions intenses a récemment été identifié, appelé TACAN, et pourrait jouer un rôle dans la douleur associée à l'arthrose. Des études ont montré qu'une diminution de son expression dans un contexte inflammatoire était associée à une augmentation des seuils de douleurs mécaniques, soutenant l'idée que TACAN est serait impliqué dans la détection de la douleur mécanique. Ce projet vise à étudier le rôle de TACAN dans l'arthrose pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à la douleur articulaire, en vue d'améliorer les stratégies thérapeutiques.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à élucider le mécanisme par lequel la sensibilisation de la protéine TACAN par les médiateurs inflammatoires contenus dans le liquide synovial peut induire une hypersensibilité à la douleur mécanique, contribuant ainsi aux développements des douleurs associées à l'arthrose.

Procédures

Tous les animaux subiront une procédure chirurgicale afin d'induire le modèle d'arthrose. L'induction du modèle de douleur se fera sous anesthésie générale

Impact sur les animaux

Le modèle d'arthrose MIA induit une douleur modérée pendant environ 8 semaines et une perte de locomotion légère liée à la douleur de l'articulation.

Devenir

Les souris douloureuses chroniques seront euthanasiées à la fin de la procédure afin de leur éviter toute souffrance inutile.

Remplacement

Pour ce projet, l'utilisation de souris transgéniques permettant de cibler spécifiquement notre protéine d'intérêt. Aucune méthode alternative n'existe pour prévenir l'utilisation d'animaux dans ce protocole : en effet, il est nécessaire de réaliser ces études chez l'animal car l’intégration de la douleur implique de nombreux neurones organisés en réseaux complexes et méconnus du système nerveux central et périphérique.

Réduction

Le nombre de souris par groupe est réduit au maximum tout en permettant de discriminer un effet significatif entre les traitements avec une différence de 50% entre les groupes, et calculé par des tests statistiques adaptés. Nous utiliserons un nombre équivalent d'animaux mâles et femelles, selon les recommandations actuelles.

Raffinement

Les animaux seront reproduits au sein de notre animalerie. Les animaux sont stabulés dans des cages individuelles contenant plusieurs mâles ou femelles et situés dans des portoirs ventilés, thermorégulés avec hygrométrie contrôlée ; accès à la nourriture et à l’eau ad libitum ; changement de litière régulier. Nous utiliserons une pièce réservée pour la stabulation de souris transgéniques avec un cycle de lumière inversé. Les animaux seront hébergés en milieu enrichi (social et environnemental) afin de respecter au mieux leur confort et leur niveau de stress. Les tests comportementaux à la douleur seront réduits au minimum (fréquence et intensité des tests) et réalisés selon des protocoles expérimentaux établis et acceptés par la communauté scientifique. Les expérimentations seront réalisées au sein du laboratoire ayant une expérience reconnu dans les approches décrites dans ce projet. Aucun des modèles de douleurs décrits dans ce projet n'induit de déficit locomoteur sévère pouvant influer sur les besoins physiologiques de l'animal. Les procédures expérimentales impliquant une anesthésie se feront à l'aide d'isoflurane. Les animaux seront suivis quotidiennement par les membres utilisateurs du projet, et seront euthanasiés en cas de points limites atteints, après consultation de la SBEA.

Choix des espèces

Les souris transgéniques utilisées dans ce projet sont les seuls animaux permettant de supprimer le gène codant pour TACAN dans les nerfs innervant le genou. Adultes (P45-200) pour comparaison avec les autres données de la littérature.

12812 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, chacune pouvant subir huit prélèvements sanguins à la queue, des gavages quotidiens pendant 30 semaines et des injections intrapéritonéales deux fois par semaine sur la même durée. S'y ajoutent une chirurgie de pose d'implant d'œstrogène, une injection sous-cutanée de cellules tumorales humaines dans les deux flancs, une ligature vasculaire, une biopsie de la queue au sixième jour de vie et des transports entre cinq établissements. Le porteur signale un risque de perforation de l'œsophage et de passage de la solution dans les poumons lors des gavages, des douleurs dès que la tumeur atteint un certain volume, des démangeaisons et des difficultés à s'alimenter et à s'abreuver. Les souris des procédures expérimentales sont tuées pour exploration anatomique, celles de l'élevage restant en vie pour l'accouplement sauf les mâles immunodéficients, et le bénéfice annoncé tient en une phrase, une meilleure compréhension des syndromes d'hypercroissance et l'identification potentielle de nouveaux traitements.

Objectifs

Les syndromes d’hypercroissance sont causés par des mutations génétiques affectant uniquement certains tissus. Notre objectif est de développer des modèles précliniques porteurs de mutations de ces genes dans différents tissus afin de comprendre la physiopathologie des anomalies et d’identifier de nouveaux traitements permettant de prévenir l’apparition des symptômes ou de freiner la pathologie. Le projet se déroule sur 5 sites différents.

Bénéfices attendus

Ce projet nous conduira à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires conduisant aux syndromes hypertrophiques et à l'identification potentielle de nouveaux traitements

Procédures

Les interventions subies par les animaux seront : 1) Une chirurgie de 10 min sous anesthésie gazeuse pour l’insertion des implants d’œstrogène (EU1 et EU2) 2) Une injection en sous cutané de cellules tumorales humaines sous anesthésie gazeuse (EU1 et EU2). 3) Des prélèvements sanguins (n= 8 par souris) à la queue sous anesthésie gazeuse (EU1 et EU2) 4) Des inductions par gavages au tamoxifène (moins d’une minute) sur 5 jours pour induire les phénotypes d’hypercroissance (EU1 et EU2) 5) Des observations des tumeurs et des imageries in vivo sous anesthésie gazeuse durant maximum 30 min (EU3, EU4, EU5) 6) Des traitements en injections bihebdomadaires intra péritonéal (moins d’une minute) de traitements (30 semaines) (EU1 et EU2) 7) Des gavages quotidiens de traitements (moins d’une minute) pour une durée maximale de 30 semaines (EU1 et EU2) 8)Une chirurgie de 10 min sous anesthésie gazeuse pour ligature vasculaire (EU1 et EU2) 9) Biopsie de la queue à jour 6 de vie pour génotypage (3 secondes) (EU1 et EU2)

Impact sur les animaux

Les souris recevront par voie sous cutanée (flancs gauche et droit) deux injections mais toutes n’auront pas de développement de tumeurs. S’il y a prise de greffe, et formation de tumeurs sous cutanées, les effets de la tumeur peuvent être indésirables et générer certaines contraintes : douleurs à partir d’un certain volume, difficultés à s’alimenter et à s’abreuver, tension au niveau de la peau, démangeaisons et irritations. L’insertion de l’implant et la mise en place d’un point de suture peut également provoquer une gêne avec des démangeaisons et une légère tension au niveau de la plaie suite à la cicatrisation. Une hypothermie, une déshydratation et un asséchement des yeux peut également survenir suite à l’anesthésie. Les séances d’imageries et les prélèvements sanguins répétés sont un stress. L’administration par gavage comporte un risque de perforation de l’œsophage ainsi qu’un risque d’arrivée de la solution dans les poumons, entrainant des signes de détresse respiratoire. Les injections péritonéales répétées peuvent induire une irritation et/ou une douleur au niveau de la zone d’injection. Les ligatures vasculaires peuvent engendrer des infections localisées, des saignements et des douleurs. Le transport d'un centre à un autre pour les imageries in vivo peut induire un stress pour les animaux. Au cours des biopsies à jour 6 pour génotypage, une douleur localisée de très courte durée peut survenir.

Devenir

Les animaux de la procédure d’élevage seront maintenus en vie pour accouplement et maintien des lignées sauf pour les males immunodéficients. Les animaux des procédures d’expérimentation seront mis à mort pour exploration anatomique et histologique.

Remplacement

Il n'existe pas de modèle in vitro qui permette d'étudier les caractéristiques des syndromes de surcroissance. Au cours de ces syndromes, les cellules nécessitent un environnement complexe avec de multiples interactions et facteurs de croissances qu’il est actuellement impossible de récréer in vitro. La souris est le seul mammifère pour lequel la protéine impliquée ici a été mutée.

Réduction

Nous utiliserons un nombre d'animaux nécessaire pour avoir la puissance statistique. Celle-ci été défini en utilisant un logiciel de statistique. Le nombre de souris par groupe a ensuite été calculé afin de pouvoir mettre en évidence un effet statistique significatif. Tout au long du projet pour minimiser le nombre d'animaux utilisés et conformément aux objectifs scientifiques, nous réutiliserons les différents tissus.

Raffinement

Nous éviterons toute souffrance inutile des animaux en les surveillant régulièrement. Le gavage sera effectué par un technicien expérimenté. Le volume des injections sera réduit au minimum possible. La chirurgie sera réalisée sous anesthésie et analgésie adaptées, avec une surveillance accrue post-opératoire. L’ensemble des prélèvements et des imageries sera réalisé sous anesthésie gazeuse. Enfin, des points- limites précis ont été établis (poids, comportement, aspect du poil), entrainant la mise à mort anticipée de l’animal si nécessaire.Le transport entre sites est assuré par un prestataire agréé. Les animaux ont accès à l’eau et l’alimentation pendant toute la durée du trajet. Les cages sont ventilées et enrichies avec du coton.

Choix des espèces

La souris est préférée comme espèce car elle présente l’avantage de facilité d’élevage et de reproduction. Elle permet l’étude d’animaux génétiquement modifiés particulièrement informatifs pour la compréhension des mécanismes physiopathologiques. Par ailleurs, de nombreux outils d’analyses ont été développés et bien caractérisés dans cette espèce animale (notamment les anticorps pour la mise en évidence de protéines par western blot, par immunohistochimie, et pour des dosages immunoenzymatiques...). Souris âgées de 6 semaines pour l'induction au tamoxifène car il est nécessaire que l'organogénèse soit terminée. Ces souris seront ensuite suivies à l'âge adulte.

Écartés du circuit commercial parce que l'anesthésique employé n'a pas d'autorisation de mise sur le marché chez le porc, les 27 animaux de ce projet doivent être soit confiés à une association par l'intermédiaire du GRAAL, soit tués par injection létale et éliminés par l'équarrissage. Ils vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, quatre biocapteurs à microaiguilles suturés à la peau du dos ou derrière les oreilles, portés de 24 heures à 7 jours en hébergement individuel, un isolement que le porteur reconnaît stressant pour une espèce grégaire. Chaque porc est anesthésié deux fois, dont une jusqu'à quatre heures avec cathéter, prélèvements sanguins répétés et injections provoquant une hyperkaliémie qui expose à un arrêt cardiaque, et peut être réutilisé pour quatre itérations espacées de dix jours. Le dispositif est destiné au suivi des maladies rénales chroniques, mais le porteur indique qu'aucune analyse statistique n'est prévue et que l'effectif correspond à une estimation haute du nombre d'itérations nécessaires pour que le capteur fonctionne.

Objectifs

Les affections rénales chroniques sont des maladies évolutives se traduisant par une importante dégradation de sa qualité de vie. En effet, en phase terminale le patient a besoin de dialyses régulières voire d'une transplantation d’organe. Le suivi des patients comprend des prises de sang régulières pour surveiller l’évolution de la maladie et des prises de sang rapprochées durant les phases de décompensation. Les délais dans la réalisation des analyses puis dans la réception des résultats peuvent conduire à des retards dans l’ajustement de traitement voire à des hospitalisations en urgence. L’analyse en temps réel des concentrations des biomarqueurs permettrait un suivi plus simple, moins contraignant, et une réponse plus rapide aux évolutions des symptômes, avec une prise en charge plus adaptée. Le dispositif testé dans ce projet est un biocapteur portable à placer sur la peau et mesurant en continu 2 biomarqueurs couramment utilisés par les néphrologues : le potassium et le glucose. Ce patch contient un réseau de microaiguilles (

Bénéfices attendus

Les résultats du projet pourraient présenter plusieurs bénéfices sur le long terme, sur le plan médical et sur le plan scientifique. Le projet pourrait etre bénéfique aux patients car il s’inscrit dans le cadre du développement d’un instrument destiné à l’amélioration du suivi des affections rénales chroniques. Un meilleur suivi de ces maladies permettra d’améliorer les conditions de vie des patients en les maintenant plus longtemps à des stades précoces de la maladie auxquels sont associés des symptômes et/ou des contraintes médicales mineures. Cela sera permis par un suivi facilité, un traitement plus adapté et ajusté plus rapidement. Additionnellement, le dispositif permet de remplacer les prises de sang comme moyen de suivi de l’évolution de l’état des reins. Ceci présente 3 avantages : - Une diminution des contraintes de déplacement pour le patient, et donc un suivi quotidien simplifié - Une augmentation du nombre de points de mesure permises par le capteur ce qui offre une image plus précise de l’évolution de ces concentrations au cours du temps aidant ainsi les médecins - Les informations étant directement transmises au médecin et au patient, il est possible de réagir plus rapidement pour adapter le traitement médical et/ou le comportement du patient (alimentation notamment) si besoin. Au-delà des bénéfices induits directement par l’utilisation de ce capteur à l’avenir, les résultats de cette étude, ainsi que des prochaines permettront d’ouvrir la voie au développement d’autres capteurs du même type adaptés au diagnostic, au suivi et/ou au traitement d’autres pathologies. D’un point de vue scientifique, un des objectifs de cette étude est de démontrer l’existence d’un lien utilisable pour la mesure en continu entre la kaliémie sanguine et la concentration de potassium dans le fluide interstitiel, où est effectuée la mesure. En effet, si des liens sur des mesures ponctuelles ont déjà été observés, aucun lien de ce type n’a été démontré à ce jour pour des mesures dynamiques et une preuve dans ce sens ouvrirai de nouvelles perspectives dans le domaine de la mesure en continu de la kaliémie dans le fluide interstitiel.

Procédures

Les animaux d'études seront anésthésiés à deux reprises: - Une anéthésie de courte durée (une vigntaine de minutes) pour la pose des biocapteurs (4 capteurs par animal positionnés sur le dos ou derrière les oreilles, suturés à la peau), - Une anésthésie de longue durée (jusqu'à 4h) pour les tests de mesures. Au cours de cette deuxième anésthésie, les animaux seront cathéterisés afin de faciliter l'administration des solutés et les prélèvements sanguins. Une fois les biocapteurs mis en place, les animaux seront hébergés en individuel pour une durée allant de 24h à 7 jours. Cet isolement peut être source de stress chez cette espèce grégaire.

Impact sur les animaux

1 - Le port du capteur peut potentiellement provoquer des effets secondaires chez l’animal, que ce soit dû à une réaction aux aiguilles insérées dans la peau ou bien à l’adhésif utilisé. 2 - Effets secondaires dûs à l’anesthésie (hypotension, hypoxie, réaction anaphylactique). 3 - Effets secondaires liés à l’injection de solution de biomarqueurs : Une hyperkaliémie crée un risque de complication cardiaque pouvant aller jusqu’à l’arrêt cardiaque. 4 - Effets secondaires liés aux prélèvements sanguins

Devenir

Les animaux ayant participés à la procédure expérimentale ne pourront pas retourner dans le circuit commercial car l'anésthésique utilisé n'a pas d'AMM chez le porc. Il y a donc deux issues possibles pour les animaux: 1) Rehabilitation des porcs en passant par Le GRAAL. Ces derniers seront placés dans des Associations ou Refuges avec un contrat spécifiant que l'animal ne pourra en aucun cas entrer dans la chaîne alimentaire. 2) Les animaux seront euthanasiés par injection lethale d'anesthésique jusqu'à l'arrêt cardiaque. Les carcasses seront éliminées par la filière de l'équarrissage.

Remplacement

Des études bibliographiques et des tests de biocompatibilité (notamment de cytotoxicité en culture cellulaire et d’extraction) seront menés en parallèle de cette étude, toutefois ces résultats sont limités et ne remplacent pas une observation in-vivo. De même, des résultats préliminaires ont été obtenus concernant la performance analytique du capteur en conduisant des tests in-vitro. Toutefois, ce résultat ne peut pas etre directement extrapolé pour l’utilisation du capteur in-vivo car l'environnement de mesure de la peau est radicalement différent de celui des tests in-vitro. Ces derniers incluent l’utilisation de solutions prélevées, de peaux d’animal mort ou de peaux artificielles, toutefois, cela n'est pas suffisant. Il est aussi difficile de simuler informatiquement un environnement aussi complexe. En effet l’impédance des tissus, les concentrations des molécules, la répartition des molécules cibles dans l'environnement et la dynamique de ces paramètres ont une influence importante et ne peuvent etre testés qu’in-vivo. Additionnellement, cela permet de tester l’effet de la réaction immunitaire sur l’évolution de la qualité de la mesure dans le temps et notamment une diminution du signal dû à une colonisation de la surface des électrodes de mesure par des cellules immunitaires ou d'autres effets de bio-encrassement.

Réduction

27 animaux maximum seront nécessaires. Cette étape est itérative, chaque itération permet d'optimiser le capteur et l'algorithme de mesure en fonction des résultats de la précédente jusqu'à atteindre un résultat satisfaisant. Le nombre d’itérations, et donc d’animaux nécessaires, dépendra des résultats obtenus durant l’étude. Le nombre d’animaux indiqué correspond donc à une estimation haute du nombre d’itérations qui seront nécessaires pour que le capteur fonctionne correctement et pour valider le résultat. Dans un cas idéal, 1 animal serait suffisant pour optimiser le capteur et 3 pour valider le design et l'algorithme. Chaque animal pourra etre réutilisé pour un maximum de 4 itérations, chacune espacée d’au moins 10 jours. Aucune étude statistique n'est prévue sur cette étude. A ce stade, la performance analytique est établie de manière individuelle pour chaque capteur.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en case individuelle afin d'éviter que les animaux ne s'arrachent les dispositifs entre eux. Néamoins, les animaux pourront maintenir les contacts physiques (groin à groin), olfactifs, visuels et auditifs avec leurs congénères à travers les barrières. Dans chaque case, des objets à manipuler (jouets à mâcher, balles, cordes ou chaînes) seront mis à disposition. De la compote de pomme ou morceaux de fruits seront également mis à disposition. Les enrichissements seront renouvelés chaque semaine. Les animaux seront suivis quotidiennement afin de vérifier leur état général, la prise alimentaire, la prise de boisson et l’émission de fèces. L’absence de réaction au dispositif sera également contrôlée. Des points-limites adaptés ont été définis afin de limiter et de prendre en charge précocement toute souffrance. Les prélèvements sanguins seront réalisés sous anesthésie afin de limiter le stress pour ces protocoles invasifs comprenant notamment la pose d’un cathéter pour une durée de 4 heures, des prélèvements sanguins réguliers ainsi que des injections pouvant provoquer des états d’hyperglycémie et d’hyperkaliémie. Durant les procédures invasives, le niveau des biomarqueurs sanguins seront suivis en temps réel donc le contrôle des paramètres vitaux pourra etre réalisé dès l’apparition des premiers signes alarmants. Les procédures invasives seront espacées d’au moins 10 jours afin de permettre le repos et le rétablissement de l’animal entre deux phases.

Choix des espèces

Pour cette étude, le choix de l’espèce animale s’est porté sur le porc pour plusieurs raisons : - La structure de la peau des porcs est similaire à celle de la peau humaine, elle fournit un environnement adapté pour tester les capacités des capteurs - L’épaisseur de la peau des porcs est similaire à celle de la peau humaine à certains emplacements du corps (oreilles,cou...) - La concentration des analytes cibles dans le sang des porcs est similaire à celle que l’on trouve chez l'homme. Les porcs utilisés seront des porcs juvéniles d’environ 30 kg. A ce stade de développement, les animaux sont facilement manipulables.

Pêchés dans la Saône, 1680 poissons de quatre espèces, chevesnes, spirlins, gobies à tache noire et chabots communs, vont être utilisés sur cinq ans dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun est anesthésié pour recevoir une marque d'élastomère, puis de nouveau à chaque transfert entre aquariums, avant un préconditionnement thermique de une à six semaines et deux séries de tests comportementaux d'une heure, certains subissant en plus un test de performance de nage. Le porteur attend un stress accru par la pêche et le changement de milieu, avec un risque d'infection plus élevé du fait de l'origine sauvage des animaux, dont il dit ignorer l'histoire. 1280 poissons sont tués pour des mesures de bioénergétique cellulaire, 400 sont remis à l'eau, et les gobies à tache noire, classés invasifs, ne peuvent en aucun cas être relâchés.

Objectifs

Le changement climatique est souvent caractérisé par une augmentation de la température moyenne, mais rarement par les variations de températures non prédictibles de plus en plus fréquentes qui l’accompagne. Cette variabilité thermique imprévisible, ou « stochasticité thermique » reste à ce jour encore peu étudiée mais peut entrainer des effets délétères sur les organismes vivants, et plus particulièrement sur les ectothermes, comme les poissons, dont la température interne dépend fortement de la température environnementale. Pour faire face à ces variations thermiques aléatoires, seuls les organismes possédant une large gamme de réponses comportementales et/ou physiologiques (= plasticité phénotypique) pourront se maintenir à moindre coût. En reproduisant cette stochasticité thermique en conditions contrôlées de laboratoire, ce projet a donc pour but de caractériser les réponses physiologiques et comportementales des poissons mises en place lors de ce stress thermique aigu. On s’attend donc à une augmentation de la dépense énergétique des poissons soumis à un régime thermique stochastique (aléatoire), en comparaison avec un régime thermique variable prévisible (saisonnier ou journalier) ou un régime thermique stable. On s’attend également à des répercussions au niveau comportemental, notamment à travers une diminution de l’activité physique et une augmentation de la quête alimentaire en fonction du potentiel adaptatif des espèces étudiées. Pour décrire les différentes composantes physiologiques et comportementales de la plasticité phénotypique, 4 espèces de poissons couramment rencontrées en Saône seront utilisées : le chevesne et le spirlin (2 espèces pélagiques eurythermes), le gobie à tache noire (espèce benthique invasive) et le chabot commun (espèce benthique native). Ces quatre espèces communes et représentatives des différentes niches écologiques permettront de généraliser au maximum les informations obtenues au cours de cette étude. Au total, 1680 poissons seront utilisés au cours des 5 prochaines années, dont une partie pourra être replacée dans le milieu naturel. En concertation avec les gestionnaires de biodiversité, nous nous assurerons de l’effet négligeable de ces prélèvements sur les populations naturelles.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de documenter et de mieux prédire l’impact du changement climatique sur les populations de poissons d’eau douce, en se focalisant plus particulièrement sur des variations rapides et stochastiques de la température encore très mal prises en compte dans la littérature scientifique. A l’aide d’une approche interdisciplinaire, entre écologie comportementale et physiologie, cette étude va permettre à court terme i) d’apporter des connaissances fondamentales pour définir les limites thermiques de certaines espèces en Saône et ii) de caractériser les effets d’une stochasticité thermique accrue sur le comportement et la physiologie des poissons. Ces données participeront par exemple à la compréhension des conséquences des changements environnementaux rapides souvent liées à l’activité humaine. A plus long terme, ces données pourront servir concrètement pour réfléchir à des directives de conservations des écosystèmes basées sur des données physiologiques et comportementales individuelles, en support aux données populationnelles. Les conclusions de ce projet d’envergure réalisé sur plusieurs espèces de poissons seront susceptibles d’être généralisables aux écosystèmes similaires à la Saône, dans un but de conservation des écosystèmes aquatiques, qui reste au centre des préoccupations du grand public, des instances gouvernementales et des chercheurs.

Procédures

À la suite de leur prélèvement en milieu naturel, tous les poissons seront acclimatés à l’animalerie et stabulés dans des conditions adaptées à leur espèce. Les poissons seront soumis à une anesthésie / analgésie afin de les implanter avec des marques pour les individualiser. Cette intervention dure au maximum 15 minutes par poisson. Les poissons seront ensuite soumis à une période de pré-conditionnement thermique (entre 1 et 6 semaines selon la procédure). A chaque manipulation (lors des transferts entre les aquariums de stabulation et les enceintes expérimentales), les poissons seront légèrement anesthésiés afin de limiter le stress du déplacement. Cette anesthésie ne fera pas effet pendant plus d’une minute sur le poisson. Tous les poissons en pré-conditionnement subiront deux séries de tests comportementaux (2 fois 1h) espacés de 2 jours de repos en conditions expérimentales. Certains d’entre eux subiront par la suite un test de performance de nage (

Impact sur les animaux

Un des effets indésirables de ces protocoles pourrait être un niveau de stress accru faisant suite à la pêche, à la stabulation dans un nouveau milieu, et/ou aux expérimentations. Cette augmentation du stress peut s’exprimer via l’apparition d’infections chez les poissons. En effet, les risques d’infections sont plus hauts que la normale car comme les poissons viennent de milieux naturels, on ne connaît pas leur histoire et ce qu’ils auraient pu rencontrer dans leur habitat. Un autre point de surveillance sera lié à la période d’isolement des poissons (entre 2h et

Devenir

80 poissons (chevesnes) seront euthanasiés à la suite du protocole permettant de construire une courbe de performances thermiques pour réaliser une étude de performance thermique au niveau cellulaire. Sur les 1600 poissons prévus pour caractériser les conséquences physiologiques et comportementales des périodes de pré-conditionnements aux différents régimes thermiques, 1200 individus seront euthanasiés pour réaliser des mesures de bioénergétique cellulaire, et 400 poissons (100 de chaque espèce) seront replacés dans leur milieu naturel. De plus, les gobies à tache noire, étant considérés comme invasifs, ne peuvent pas être relâchés dans le milieu naturel.

Remplacement

A ce jour, seule l’expérimentation sur animaux permet de réaliser une étude intégrative qui prend en compte l’ensemble des réponses physiologiques et comportementales des organismes soumis à des contraintes environnementales. Dans le contexte de l’intensification du changement climatique, ce projet cherche à décrire les conséquences des variations de température sur des poissons issus du milieu sauvage (la Saône), afin d’apporter un éclairage pertinent et des prédictions des effets de ce stress thermique sur les écosystèmes aquatiques. De plus, l’utilisation d’espèces variées s’avère indispensable pour apporter des conclusions pertinentes, robustes et généralisables sur les conséquences d’une augmentation de la stochasticité thermique sur la biodiversité des rivières.

Réduction

Compte tenu de l’étendue de la variabilité interindividuelle des processus étudiés dans ce projet, le nombre de poissons a été réduit au minimum et défini au seuil de la pertinence scientifique et statistique, notamment grâce au marquage individuel permettant l’utilisation de tests à mesure répétées, prenant l’individu comme facteur aléatoire. Outre les 80 chevesnes nécessaires pour l’étude des courbes de performances thermiques, c’est surtout le protocole de comportement alimentaire (réponse fonctionnelle), qui selon la littérature implique pour établir une courbe robuste 5 individus au minimum par densité de proies (au nombre de 7), qui conditionne l’effectif choisi. Ainsi, 5 poissons x 7 densités de proies x 2 durées d’acclimatation x 5 profils thermiques x 4 espèces = 1400 poissons seront expérimentés au maximum. Afin de palier une mortalité possible liée à l’origine « sauvage » des poissons, 50 poissons supplémentaires par espèces seront pris en compte dans les calculs, soit au total 1680 poissons pêchés au cours des 5 ans du projet. Tout aménagement de protocole permettant de réduire encore le nombre de poissons utilisés au cours des expériences sera favorisé et certains poissons pourront également être relâchés après expérimentation.

Raffinement

Lors des protocoles in vivo (mesure de la consommation d’oxygène associée aux performances de nage et tests comportementaux), un des principaux objectifs est de limiter au maximum le stress et la douleur des animaux. Chaque geste contraignant (mesures et changement de milieu – tunnel, chambre ou nouvel aquarium) sera réalisé sous anesthésie légère, suivi par un temps d’acclimatation de 12h dans le tunnel de nage ou la chambre métabolique, avant les protocoles de respirométrie ou de 15 à 30 min avant les protocoles de comportement. Après chaque expérience, les poissons seront replacés dans leur aquarium de stabulation et toutes les précautions seront prises pour leur éviter toutes nuisances visuelles et sonores. Les poissons sont maintenus dans des aquariums de 60L ou 90L en densité adaptée à leur espèce. Les spirlins et les chevesnes juvéniles sont des poissons vivant en banc. Ils seront donc maintenus à plusieurs dans les aquariums (environ 15 par bac) afin d’optimiser les conditions de stabulation. Des cachettes adaptées (tubes de gros diamètres leur permettant de se cacher en banc), des plantes artificielles et du gravier sont disposés dans chaque aquarium. Un système de pompe filtrante assurera également une circulation d’eau bullée continue dans les aquariums. Les poissons seront nourris une fois par jour, avec des cubes de moules hachées avec du mix (différentes larves de moustiques, daphnies et de la verdure (épinards, spiruline)) et lors du nourrissage, leur comportement sera particulièrement observé. En effet, si un poisson ne se nourrit pas, des mesures seront prises à son égard. Une observation biquotidienne sera réalisée par le personnel animalier et les expérimentateurs afin de veiller au bien-être des animaux depuis leur arrivée à l’animalerie jusqu’à l’euthanasie. Les états de santé et de bien-être des animaux seront ainsi évalués en prenant en compte les signes cliniques et comportementaux selon des grilles d’évaluation afin de définir des points limites adaptés. Dès l’apparition de signes cliniques de mal-être, les animaux seront sortis du protocole et remis en conditions standard d’élevage. Dans le cas où des signes de douleur ou de mal-être devaient persister au-delà de 24 heures après la mise en stabulation, les animaux seront euthanasiés selon la réglementation en vigueur.

Choix des espèces

Les 4 espèces de poissons sont couramment rencontrées dans la Saône et représentent plusieurs stratégies de vie au sein des poissons d’eau douce. Elles ont été identifiées en concertation avec les partenaires à l’origine de ce projet et le nombre d’individus prélevés n’aura aucun impact sur les populations naturelles. Le chevesne est une espèce très répandue dans la Saône, avec une tolérance thermique très large. Le spirlin est également une espèce ubiquiste, plutôt thermophile, de plus petite taille, permettant une stabulation optimale en condition expérimentale. Ce sont toutes les deux des espèces pélagiques. Le gobie à tache noire est une espèce benthique extrêmement invasive, qui se trouve actuellement en Haute-Saône, suspectée d’être plus tolérante face aux variations thermiques que l’espèce native qui occupe la même niche écologique que lui, le chabot commun. Du fait de leur diversité, ces 4 espèces permettront d’obtenir des résultats généralisables à la biodiversité des rivières. Les poissons utilisés seront soit des juvéniles, soit de jeunes adultes, soit des adultes, dont la taille sera adaptée à l’utilisation des tunnels de nage à disposition au laboratoire (entre 8 et 15 cm). Les spirlins, les gobies à tache noire et les chabots communs utilisés seront des adultes. Leur taille (entre 8 et 15 cm) permet des mesures en tunnel de nage. La taille des chevesnes adultes (>30 cm) étant incompatible pour une telle étude, seuls des chevesnes juvéniles seront employés.

279 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une ischémie-reperfusion rénale d'environ 45 minutes sous anesthésie, six injections intraveineuses d'anticorps sur trois semaines, une biopsie de 2 mm pour génotypage, des échocardiographies hebdomadaires pendant quatre semaines, des prélèvements sanguins et urinaires à cinq dates, des passages en cage métabolique et un transport de douze heures entre deux établissements. Le porteur affirme qu'aucune alternative à l'animal n'existe dans la littérature pour étudier ce syndrome qui touche à la fois le cœur et le rein, et que la protéine visée deviendrait une cible thérapeutique si son hypothèse se vérifie. L'effectif se déduit d'un calcul de puissance fixant dix souris par groupe, auquel s'ajoutent 3 % de mortalité chirurgicale attendue, et une perte de poids d'environ 10 % est prévue dans les deux jours suivant l'ischémie.

Objectifs

Nous étudions la survenue et l’évolution d'une atteinte cardiaque aiguë en conséquence d'une atteinte rénale aiguë initiale. Nos récents travaux ont permis d’identifier le rôle important d’une première protéine nommée P1 dans cette atteinte cardiaque aigüe ; en effet, lorsque P1 est augmentée dans l’organisme, il y a augmentation de l’inflammation et de la fibrose dans le myocarde. Néanmoins, lorsque P1 est génétiquement ou pharmacologiquement diminué, l’inflammation et la fibrose sont également moindres. Nos travaux ont également montré que cette protéine P1 interagissait avec une deuxième protéine (P2) et que cette interaction favorisait la sécrétion de cytokines (protéines inflammatoires). Il semblerait donc que cette protéine P2 ait également un rôle important dans l’atteinte cardiaque aigüe suite à une atteinte rénale aigüe. Notre projet a donc pour but d’étudier l’inhibition de cette protéine P2 afin de voir si nous réduisons l’inflammation et la fibrose cardiaque suite à une atteinte rénale aigüe. Cette protéine P2 est retrouvée dans la membrane des cellules des vaisseaux sanguins mais elle peut également se détacher de la membrane et se présenter sous forme soluble pour se retrouver dans la circulation sanguine. Nous essaierons donc, dans une première procédure, de bloquer génétiquement l’expression de P2 grâce à une molécule T qui se fixe directement dans les cellules des vaisseaux sanguins, et dans une seconde procédure de bloquer la forme soluble de P2 grâce à un anticorps. Ensuite nous procéderons à une atteinte rénale aigue sur les souris et nous observerons l’apparition et l’évolution de la dysfonction cardiaque. Si notre hypothèse s’avère exacte, la protéine P2 deviendrait alors une potentielle cible thérapeutique dans cette pathologie cardio rénale. Ces travaux de recherche se dérouleront dans 2 établissements utilisateurs.

Bénéfices attendus

Cette étude nous permettra de déterminer l'intérêt de la protéine P2 dans l’atteinte cardiaque aigüe suite à une atteinte rénale aigüe. Si nos hypothèses s'avèrent exactes, nous pourrions considérer cette molécule comme une cible thérapeutique potentielle pour cette pathologie.

Procédures

Les animaux subiront différents types d'injections : - Injections intraveineuses pour l'anticorps (2 fois par semaine pendant 3 semaines, soit 6 injections au total ; une injection dure 1min), elles seront effectuées dans l'EU1 - Injections intrapéritonéales pour l'anesthésie chimique avant les chirurgies d'ischémie-reperfusion rénale ou contrôles (durée de la chirurgie : environ 45min pour les ischémies et 15 min pour les contrôles), avant chaque échocardiographie prévues toutes les semaines durant 4 semaines (une échocardiographie dure environ 15min par souris) ainsi qu'avant chaque prélèvement sanguin (un prélèvement dure 1min), ces interventions seront menées dans l'EU1 - Injections intrapéritonéales de la molécule de délétion génétique durant 3 jours à raison d'une injection par jour, elles seront effectuées au sein de l'EU2. Les animaux subiront également des prélèvements : -biopsies d'environ 2mm afin d'identifier les animaux d'intérêt pour la procédure 1, une biopsie dure 30 secondes. Ces prélèvements seront réalisés dans l'EU2. - sanguins à J-14 avant la chirurgie ainsi qu'à 24h, 72h et 28j post-chirurgie pour la procédure 1. A J14 avant chirurgie, puis à J10, J17, J24, J28 post chirurgie pour la procédure 2. - urinaires à J-14 avant la chirurgie ainsi qu'à 24h, 48h, 72h et 28j post-chirurgie pour la procédure 1. A J14 avant chirurgie, puis à J10, J17, J24, J28 post chirurgie pour la procédure 2. Pour les prélèvements urinaires, les souris ne resteront pas plus de 2h dans les cages métaboliques. Après chacun des prélèvements sanguins, du sérum physiologique sera injectée à chacune des souris pour les aider à récuperer. Tous ces prélèvements se dérouleront dans l'EU1.

Impact sur les animaux

Les animaux subiront des biopsies de 2mm afin d'identifier les animaux d'intérêt pour la procédure 1. La douleur sera légère mais de courte durée. Les animaux subiront une ischémie reperfusion rénale qui pourrait engendrer une douleur. Une perte de poids d’environ 10% est attendue dans les 2 jours suite à cette intervention. De plus, ils subiront différents types d'injections : injections intraveineuses pour l'anticorps, intrapéritonéales pour l'anesthésie chimique. Bien que ces injections ne soient pas douloureuses, elles pourraient tout de même causer une gêne à l'animal ou un stress du fait de leur répétition. Le transport de l’établissement 1 vers l’établissement 2 pourrait également être une source de stress. Les souris subiront également des prélèvements sanguins et urinaires à différents temps, ce qui pourrait engendrer un stress.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés pour pouvoir évaluer les conséquences physiopathologiques par de l'histologie, l’étude de l'expression protéique et génétique des marqueurs de dommages tissulaires et inflammation à partir des organes et des tissus d'intérêt.

Remplacement

Nous étudions un syndrome qui implique 2 organes différents, à savoir le cœur et le rein, ainsi que les interactions biochimiques et biologiques qu'il existe entre eux. Malheureusement, il est impossible de reproduire un système aussi complexe dans un modèle cellulaire, le recours à l'animal est donc nécessaire. A ce jour, dans la littérature, il n’existe aucune alternative à l’animal pour étudier ce syndrome.

Réduction

Le nombre de souris nécessaire est calculé au vu des différences obtenues lors de nos précédents travaux afin d'obtenir une différence de 20% entre les groupes contrôle et ischémie, soit 10 souris par groupe sachant que la mortalité imputable à la chirurgie est estimée à 3%. Le calcul a été obtenu en utilisant un logiciel de puissance statistique, prenant en compte les différences observées, la puissance de comparaison et la mortalité imputable au modèle.

Raffinement

Une période d’acclimatation de 10 jours sera observée après l’arrivée des animaux en provenance de l’établissement secondaire. Le transfert sera effectué par un transporteur agréé et durera 12h. Un relevé de température de l’environnement sera fourni pour vérifier les bonnes conditions de transport. Les animaux déjà blessés, stressés ou malades au sein de l’établissement secondaire ne seront pas transférés. Une administration d’analgésique en sous-cutanée, en prémédication (45min avant l'opération) puis une anesthésie en intra-péritonéale seront effectuées pour toutes les opérations chirurgicales. Du gel ophtalmique sera appliqué sur les yeux des animaux avant la chirurgie pour éviter l'asséchement de leurs yeux. La prise en charge de la douleur post-opératoire durera tout l'après-midi (les opérations étant effectuées le matin) et une injection d'analgésie en sous-cutanée sera effectuée 6h après la fin de l’intervention. Une surveillance accrue (6h post chirurgie) sera réalisée après la chirurgie pour vérifier la bonne cicatrisation des animaux. Si toutefois des douleurs apparaissaient, une deuxième dose d’analgésique serait administrée avec ajout de nourriture gélifiée dans la cage. Nous utiliserons une anesthésie locale pour les prélèvements sanguins rétro-orbitaires et les injections intraveineuses. En cas de complications impossibles à traiter, l’animal serait retiré de l’étude et euthanasié.

Choix des espèces

Le modèle de souris présente de nombreux avantages pour notre protocole expérimental. Outre sa petite taille et son coût avantageux, la souris permet de générer un grand nombre de descendants très rapidement. Par ailleurs, son potentiel génétique permet d'analyser l'effet d'une absence/surexpression d'un gène cible. Nous disposons de tous les outils permettant une exploration physiopathologique complète. Par ailleurs, les souris utilisées pour nos procédures expérimentales auront un fond génétique très utilisé dans la littérature pour étudier la pathologie qui nous intéresse. Les souris utilisées auront entre 2 et 4 mois pour caractériser au mieux le syndrome cardio-rénal tel qu'il existe chez l'Homme adulte. De plus, ce stade permet aux animaux une récupération optimale après les chirurgies d'ischémie reperfusion rénale.

216 souris vont être utilisées, toutes tuées pour prélever le cerveau, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une mini-pompe osmotique diffusant des anticorps de patients leur est implantée sous la peau du dos au cours d'une chirurgie d'une heure trente, sans anti-inflammatoire possible puisque les maladies étudiées sont neuroinflammatoires. Suivent trois tests comportementaux étalés sur 37 jours, dont sept jours d'apprentissage à retrouver une plateforme cachée dans une piscine remplie d'un liquide opaque et un conditionnement contextuel en chambre, les mâles étant hébergés seuls, ce qui supprime selon le porteur le blottissement et le toilettage entre congénères. Il affirme qu'aucun modèle cellulaire ni in silico ne permet d'étudier l'effet de ces anticorps sur la mémoire et que seuls des animaux vivants le permettent.

Objectifs

Les maladies de la neuromyélite optique (NMOSD) et de la MOGAD sont des maladies neurologiques auto-immunes très invalidantes qui détruisent certaines cellules du cerveau. Ce n’est que récemment que des études cliniques ont mis en évidence des atteintes en dehors du nerf optique et de la moelle épinière, notamment des atteintes de l’hippocampe dans le cerveau qui est une région responsable de la mémoire, et des troubles de la mémoire. Ces troubles sont encore peu étudiés dans ces deux maladies alors que cela représente un réel handicap chez les patients. Une étude préliminaire utilisant des anticorps de patients ayant la NMOSD (appelés NMO-IgG) a démontré que les NMO-IgG impactaient l‘activité des neurones de l’hippocampe suggérant un mécanisme concernant l’origine des troubles de mémoire chez ces patients. Les effets de substances pharmacologiques suggèrent qu’il est possible de combattre les effets délétères des anticorps de ces maladies sur la mémoire. L’objectif est de tester l’impact sur la mémoire spatiale des auto-anticorps NMO-IgG et MOG-IgG (anticorps de patients ayant la MOGAD) chez la souris. Il s’agira dans un premier temps d’évaluer si les souris développent des troubles de la mémoire liés à la présence de ces anticorps par la réalisation d’expériences testant la mémoire spatiale, une mémoire dépendante de l’hippocampe. Si tel est le cas, des substances pharmacologiques seront utilisées dans un second temps afin de déterminer si elles bloquent les troubles de la mémoire. Ce projet permettra d’une part de déterminer si les anticorps de ces maladies induisent des troubles de la mémoire, et d’autre part d’offrir de nouvelles solutions thérapeutiques ciblées de ces atteintes.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra pour la 1ère fois d’identifier l’impact des anticorps NMO-IgG et MOG-IgG sur la mémoire. Cette étude permettra de caractériser les troubles de la mémoire, si ce sont des troubles de l’apprentissage ou des troubles de la consolidation de la mémoire, dans la NMOSD et la MOGAD. Ce projet permettra également d’analyser l’impact des anticorps sur différents types cellulaires dans l’hippocampe. Il permettra ainsi d’établir un lien entre auto-immunité, astrocyte et myéline étant des types de cellules présentes dans l’hippocampe et impliquées dans la mémoire. Enfin grâce à l’utilisation de produits pharmacologiques visant à rétablir les troubles de la mémoire, ce projet est une approche pré-clinique qui permettra d’offrir des pistes thérapeutiques dans le traitement de ces troubles chez les patients ayant la NMOSD et la MOGAD.

Procédures

Les animaux seront soumis à une seule procédure chirurgicale avec implantation d'une mini-pompe osmotique, l'intervention durant 1h30 au maximum. L'intervention chirurgicale est suivie par une phase de récupération d'environ 5 jours. Par la suite, ils passeront 3 tests comportementaux étalés sur une durée de 37 jours. Le premier test qui durera 30 minutes permet d’évaluer l’état de stress de la souris. Pour le second test, la souris qui est posée dans une piscine avec un liquide opaque et thermostaté doit pendant 7 jours apprendre à se rappeler de l’emplacement d’une plateforme cachée. Un jour et un mois après apprentissage, les capacités de rappel de l’emplacement de la plateforme seront testées. Le dernier test consiste à placer la souris pendant 6 minutes dans une chambre de conditionnement où elle pourra associer un évènement au contexte dans lequel elle est (la chambre). Un jour et un mois après, la souris est replacée dans le même contexte (la chambre) pour tester les performances de sa mémoire associative. Ces deux derniers tests permettent d’évaluer l’apprentissage et la consolidation de la mémoire spatiale.

Impact sur les animaux

La chirurgie peut induire des effets secondaires indésirables : perte de poids, douleur, stress pendant quelques jours. Les souris seront implantées avec une mini-pompe pouvant représenter une gêne et de l’inconfort pour les souris. La réalisation d‘injections peut engendrer du stress. Cela peut mener à des infections chez la souris tout comme la présence de points de suture. Les tests comportementaux peuvent également induire de l’inconfort (nouvel environnement), un certain degré de stress et de la fatigue (tests répétés). L’hébergement spécifique des mâles induit chez les souris des interactions sociales minimisées et une absence de contact physique positif qui empêche le blottissement, le toilettage et le réchauffement des souris entre elles.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort afin de récupérer le cerveau et d'analyser les altérations morphologiques et cellulaires.

Remplacement

Actuellement, aucun modèle cellulaire ou in silico ne peut permettre d’étudier les conséquences cognitives des anticorps NMO-IgG et MOG-IgG. L’étude préliminaire ex vivo, bien qu’elle permette l’étude de mécanismes relatifs aux processus de mémoire, n’est pas suffisante pour démontrer un potentiel effet des anticorps sur des troubles de mémoire. L’étude physiopathologique de ces deux maladies, et donc l’effet d’anticorps sur la mémoire via des tests comportementaux, ne peut être effectuée que grâce à l’utilisation d’animaux vivants.

Réduction

Le nombre de souris par groupe a été établi à 15. Les prédictions statistiques se basent sur les résultats de plusieurs études comportementales menées chez la souris où le nombre d’individu requis pour observer des différences dans des tâches de mémoire où le comportement est subtil est de 15 avec une puissance statistique fiable, mais aussi sur l’évaluation d’un article. Dans cet article utilisant la même méthodologie que ce projet (diffusion d’anticorps humain de patients via une mini-pompe osmotique chez des souris de même souche), les résultats montrent qu’il faut au moins 15 souris par groupe pour atteindre une bonne puissance statistique. Deux études pilotes seront réalisées en amont des deux études comportementales pour permettre de valider la méthodologie. Il est important de noter que la deuxième étude pilote et l’étude comportementale sur la consolidation ne seront réalisées que si des différences statistiquement significatives sont obtenues lors de l'étude comportementale sur l’apprentissage. Pour réduire au maximum le nombre d’animaux, les souris ayant subi les tâches comportementales serviront également aux analyses du cerveau afin de corréler sur un même animal les performances de mémoire et les atteintes morphologiques.

Raffinement

Les animaux seront habitués à leur utilisateur et seront hébergés par petit groupe dans les cages ce qui permettra de réduire leur niveau de stress. Les cages seront enrichies par l’introduction de morceaux de carton, batônnets en bois à ronger, de la litière ainsi qu’une roue et un igloo. Les souris auront un accès permanent à l’eau et à la nourriture. Lors de la chirurgie, du gel ophtalmique sera appliqué sur les yeux. Une infiltration d’anesthésique sera faite en amont sur la zone d’incision. La cicatrisation sera facilitée en appliquant une crème cicatrisante sur la cicatrice. Un antiseptique sera appliqué sur la peau au niveau du champ opératoire et en post-opératoire sur la cicatrice pour éviter les infections. La mini-pompe osmotique sera placée sous la peau au niveau du dos et sur le côté pour ne pas gêner l’animal dans ses déplacements. L’emploi d’une mini-pompe osmotique a été privilégiée pour éviter des injections intracérébrales répétées aux souris. Le ciment dentaire utilisé pour fixer la canule sur le crâne sera limé si nécessaire pour éviter toute aspérité qui pourrait blesser la face interne de la peau de l’animal. Les maladies étudiées étant neuroinflammatoires, l’emploi de traitements anti-inflammatoires n’est pas envisageable. 8h après la chirurgie le temps que la première dose d’anti-douleur ait fait effet, les souris recevront une seconde injection en sous-cutané. Les souris feront l’objet d’un suivi journalier post chirurgie jusqu’à la fin de la procédure à l’aide d’une grille d’évaluation basée sur un système de scorage permettant l’évaluation de la douleur, du comportement, de la cicatrisation, du poids et leur prise alimentaire et de leur agressivité à la manipulation. Un score trop élevé sur l’ensemble des catégories ou l’atteinte d’un point limite dans une des catégories conduira à la mise à mort de l’animal.

Choix des espèces

Nous avons choisi la souris car elle possède une organisation anatomique et un réseau limbique similaire à l’homme avec un hippocampe très développé. Depuis 50 ans, la souris est considéré comme un des meilleurs modèles expérimentaux pour l’étude de la mémoire. Depuis 15 ans la plupart des études dans ce domaine sont effectuées sur ce modèle. Une étude pilote a montré que les anticorps des patients NMOSD et MOGAD reconnaissent leur cible chez la souris. Enfin, les souris présentent l’intérêt de permettre l’utilisation facile de souris de modèles transgéniques. Les souris seront utilisées à un stade jeune adulte, soit à 8 semaines. A cet âge les souris ont atteint leur taille définitive facilitant l’implantation des mini-pompes osmotiques. De plus, l’étude sur laquelle les hypothèses statistiques se basent utilise des souris âgées de 8 semaines.

Après l'implantation chirurgicale, sous anesthésie générale, d'électrodes qui enregistrent l'activité du cerveau et des muscles, des souris passent deux semaines isolées chacune dans un baril individuel, une semaine puis un mois après l'opération. 45 souris transgéniques et témoins vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour contrôler une seconde fois leur génotype et prélever leur cerveau. L'objectif est de décrire le sommeil de souris porteuses du gène humain muté de la dystrophie myotonique de type 1, une maladie où les patients souffrent souvent de somnolence pendant la journée. Le porteur affirme que la chirurgie "ne devrait pas induire d'effets indésirables", et prévoit pourtant un anti-inflammatoire et une surveillance de la cicatrisation autour de l'implant. Quant aux analyses moléculaires prévues sur les cerveaux, il écrit qu'elles "seront déterminées après l'analyse des résultats", sans en dire davantage.

Objectifs

La dystrophie myotonique de type 1 (DM1, prévalence : 1/8000) est une maladie génétique qui affecte presque tous les organes, comme le cœur et les autres muscles, mais aussi le cerveau. Il en résulte des troubles neurologiques qui ont un impact délétère sur les patients DM1 et leurs familles. Outre des symptômes cognitifs handicapants tels qu'une déficience intellectuelle sévère dans la forme congénitale, on retrouve chez les patients DM1 des altérations motrices, des changements de la perception de l’espace, un déficit attentionnel, de la fatigue intellectuelle et quelques cas d'épilepsies. Une somnolence excessive pendant la journée est également un symptôme fréquent. Initialement focalisée sur le muscle, la recherche sur DM1 dispose de peu de données sur la pathologie cérébrale et les mécanismes à l'origine des troubles neurologiques, comme l'altération de la qualité du sommeil, ont été très peu ou pas étudiés à ce jour. Notre but est de caractériser, dans le modèle murin de la pathologie, les modifications du sommeil.

Bénéfices attendus

La description très détaillée du cycle veille-sommeil au travers du modèle murin DMSXL apporteront des informations inédites sur la pathologie DM1. Nous pensons que les résultats obtenus aideront à la prise en charge de la maladie afin d'améliorer la qualité de vie des patients.

Procédures

Les 45 souris auront une implantation chirurgicale, sous anesthésie générale, d'électrodes pour les mesures de l'activité électroencéphalographiques (EEG) et électromyographiques (EMG), chaque implantation durera au maximum une heure (en moyenne 45 minutes). Les souris seront placées en chambres d’enregistrement pour deux sessions d’une semaine d’enregistrement : une semaine après l’implantation chirurgicale et un mois après.

Impact sur les animaux

Outre l’injection intrapéritonéale de l’anesthésique qui pourra générer un léger stress, la chirurgie pratiquée ne devrait pas induire d’effets indésirables. L’effet indésirable attendu durant les phases d’enregistrement sera uniquement dû à l’isolement des animaux dans des barils individuels (les souris seront isolées deux fois 7 jours).

Devenir

Les animaux seront mis à mort afin de revérifier leur génotype. De plus, les cerveaux seront également prélevés pour des études ex vivo de biologie moléculaire, qui seront déterminées après l'analyse des résultats sur la qualité du sommeil.

Remplacement

Il n’existe pas à ce jour de modèles in vitro d’études du sommeil. L’étude du cycle veille-sommeil n'est possible que sur un animal entier, vigile et se comportant normalement.

Réduction

45 animaux au maximum devraient être utilisés. Nous prévoyons d’utiliser 12 animaux par groupe (souris transgéniques et contrôles). L’obtention des données qualitatives et quantitatives sera analysée par des tests classiquement utilisés dans l’étude du sommeil sur ces effectifs. Si les 12 premières souris d'un groupe donnent des résultats de qualité, on n’utilisera pas les 3 souris supplémentaires de ce même groupe.

Raffinement

Des mesures appropriées seront prises pour suivre la pathologie (surveillance de la pousse des dents qui seront coupées si elles deviennent trop longues), pour minimiser le stress et mal-être individuel (hébergement enrichi et en groupe avant la chirurgie pour éviter un isolement social), pour gérer la douleur avant, pendant et après la chirurgie (médications par un anti-inflammatoire, surveillance de la cicatrisation au niveau de l’implant d’électrodes), et pour limiter l’isolement pendant les phases d’enregistrement électroencéphalographique avec des cages individuelles en espace ouvert pour empêcher que les congénères ne dégradent les implants et permettre aux animaux de se voir et sentir leurs odeurs.

Choix des espèces

Notre choix s'est orienté vers les modèles de souris transgéniques, modèles classiques d'étude de certaines maladies comme celle que nous étudions. Les souris transgéniques créées en insérant le gène humain porteur de la mutation responsable de la maladie permettent d'étudier les mécanismes physiopathologiques. De plus, chez la souris adulte, l’anatomie, les réseaux neuronaux et la neurophysiologie sont maintenant bien caractérisés et de nombreux tests ont été développés pour mesurer le sommeil dans les meilleures conditions possibles et en réponse aux exigences de l'expérimentation animale. Le modèle souris possède enfin les grands principes d’organisation anatomique conservés chez l’homme et les souris ont une taille cérébrale qui permet d’étudier les oscillations locales de l'hippocampe ciblé dans notre projet. L'étude sera réalisée sur des souris âgées de 2 mois (plus précisément 8 semaines) afin d'être à un âge 1/ où le phénotype DM1 est bien établi et 2/ compatible avec l'implantation aisée des électrodes pour la mesure du sommeil.