Procédures modérées
Caractérisation et manipulation de la dynamique neuronale sous-tendant la planification, l’exécution et le jugement d’une action motrice chez le primate non-humain
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Macaques rhésus : 2
3 macaques, deux rhésus et un macaque à longue queue, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis réutilisés ou renvoyés en élevage. Chaque animal subit une IRM sous anesthésie, deux chirurgies d'implantation de matrices d'électrodes de douze heures, puis une mise en chaise de contention cinq jours par semaine pendant quatorze à quarante-huit mois, avec restriction hydrique partielle. Le porteur décrit une perte de poids, un stress répété lié à la contention de la tête et un risque d'infection lié aux implants cérébraux. Il précise que le cerveau peut être prélevé en fin de projet, mais que les animaux jugés inutiles à cette vérification sont gardés vivants pour un autre projet ou, pour les femelles, renvoyés en élevage.
Objectifs
Du fait de l’importante variabilité de nos comportements moteurs, nous produisons souvent des mouvements qui ne correspondent pas précisément à ce que nous avions anticipé. Un exemple frappant est notre incapacité à reproduire des mouvements identiques, même dans des conditions très contrôlées. Cette variabilité irréductible de nos comportements pose un défi fondamental au système nerveux : pour que les individus apprennent et s'épanouissent dans leur environnement, le cerveau doit être doté de la capacité de détecter, d'attribuer et, finalement, de corriger les erreurs qui génèrent des résultats négatifs. Cette fonction est au cœur de bon nombre de nos comportements quotidiens et se trouve au cœur de nos capacités d'apprentissage. Pourtant, sa base neuronale reste largement inconnue : quels mécanismes permettent au cerveau d’évaluer ses propres performances motrices ? Notre hypothèse est qu’une grande partie de la variabilité de nos mouvements et de ses ajustements provient de processus cérébraux en lien avec la planification du mouvement, c'est-à-dire avant même que l’exécution du mouvement n'ait commencé. Ces processus mettraient en jeu la capacité des sujets à auto-évaluer si le mouvement à venir est correctement planifié. Pour aborder cette problématique nous allons entraîner des singes macaques dans des tâches comportementales dans lesquelles les animaux devront planifier puis exécuter un mouvement, avant d’évaluer leur performance motrice. Pour étudier les bases cérébrales de ces comportements, nous utiliserons des techniques d’enregistrements électrophysiologiques permettant de mesurer localement l’activité de populations de neurones du cortex cérébral. Nous utiliserons pour cela des matrices d’électrodes implantées de manière durable dans différentes aires cérébrales des parties postérieures et antérieures du cerveau. Selon la qualité de ces enregistrements chroniques, nous opterons éventuellement pour une approche d’enregistrement complémentaire qui consistera en l’implantation d’une chambre d’enregistrement à travers laquelle des électrodes type laminaire seront introduites quotidiennement afin d’enregistrer l’activité neuronale.
Bénéfices attendus
Le principal bénéfice attendu, à court et moyen terme, est l’élargissement des connaissances sur les réseaux fronto-pariétaux impliqués dans les comportements sensorimoteurs et métacognitifs. Le jeu de données récolté sera d’une précision spatiale et temporelle inédite et couvrira différents états cérébraux. Les objectifs sont de : (i) Caractériser les réseaux fronto-pariétaux fonctionnels. Cela comprend la dynamique des interactions corticales, et cela au travers de différents états cognitifs allant de l’anesthésie, à l’auto-évaluation motrice, en passant par la préparation et l’exécution de mouvements dans des tâches visuomotrices complexes. (ii) Quantifier la contribution des réseaux fronto-pariétaux à la communication neuronale ascendante et descendante. (iii) Caractériser la dynamique des activités neuronales unitaires dans et à travers différentes aires fronto-pariétales. Cela comprend les fréquences et la variabilité d’occurrence des potentiels d’action des neurones supposés excitateurs et inhibiteurs. Ces informations pourront être comparées à celles rapportées pour les aires sensorielles des primates et d'autres espèces de mammifères. (iv) Manipuler les états cérébraux durant des processus sensorimoteurs et métacognitifs via l’utilisation d’une interface cerveau machine. (v) Fournir ces jeux de données à la communauté scientifique pour contraindre/valider/étendre les modèles computationnels existants.
Procédures
Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : - Déplacement au centre IRM pour acquisition d'images, sous anesthésie, 1 fois pour une durée d'environ 4h. - Chirurgies d'implantation de matrices d'électrodes, sous anesthésie, 2 chirurgies pour une durée d'environ 12h chacune. Si nécessaire, deux chirurgies supplémentaires seront réalisées pour l’implantation d’un plot de tête et d’une chambre d’enregistrement. - La prise quotidienne de l'animal en chaise pour entrainement et enregistrements électrophysiologiques, environ 1h30 (jusqu'à 3h), 5 jours par semaine, durant 14 à 48 mois. - La prise de l'animal en chaise pour microstimulations, 20 sessions d'environ 1h30 (jusqu'à 3h). - La prise de l'animal en chaise pour enregistrements électrophysiologiques sous anesthésie gazeuse ou pharmacologiques, 25 sessions (habituation + enregistrement) d'environ 2h (jusqu'à 3h).
Impact sur les animaux
Ce projet utilisera des macaques qui entreront dans une procédure avec une sévérité classée modérée. La plupart des étapes de la procédure utilisée seront susceptibles de créer une nuisance aux animaux. i) Les premières fois où les animaux seront mis en chaise pour leur venue dans le laboratoire pourront causer du stress lié à la prise de l’animal à l’aide d’une canne et à son déplacement depuis sa cage d’hébergement jusqu’à la chaise primate. ii) La restriction des mouvements de la tête des animaux à l’aide d’un masque de contention ou d’un plot, nécessaire pour l’enregistrement des mouvements oculaires et électrophysiologiques, sera également source de stress lors des premières mises en place du masque. Nous pouvons tout de même prévoir plusieurs semaines de stress liées à la mise en contention dans le masque. iii) La restriction hydrique partielle liée au besoin expérimental pourra engendrer une perte de poids partielle durant toute la durée de l’expérience. Les animaux seront donc pesés au minimum deux fois par semaine et surveillés quotidiennement afin de prévenir toute perte excessive de poids. iv) L’anesthésie et l’intubation de l’animal nécessaires aux procédures d’IRM et de chirurgie d’implantation du plot ou des matrices d’électrodes pourront créer de la douleur post-opératoire à l’animal durant plusieurs jours. v) L’animal pourrait ressentir de la douleur et développer une infection liée à l’implantation des matrices d’électrodes ou (le cas échéant) à la chambre d’enregistrement. vi) Afin de laisser l’animal cicatriser, il devra être isolé durant une semaine du contact physique de ses congénères après l’opération d’implantation des matrices d’électrodes pouvant potentiellement créer un stress supplémentaire. vii) Durant les enregistrements sous anesthésie partielle mais pendant lesquels l’état d’éveil sera maintenu, un masque délivrant le gaz anesthésique sera fixé à la tête de l’animal et cela pourrait augmenter le niveau de stress de l’animal. viii) Bien que la partie du protocole prévoyant des enregistrements électrophysiologiques sous anesthésie soit de courte durée, elle induira un effet cumulatif lié à la répétition des anesthésies dont les conséquences potentielles sur le bien–être des animaux devront être surveillées.
Devenir
Les animaux seront mis à mort ou gardés en vie. L’objectif est de prélever le cerveau de l'animal en fin de projet afin de préciser par une analyse post-mortem la localisation et l'état de préservation des zones corticales ayant fait l'objet des enregistrements électrophysiologiques. En particulier, deux scénarios peuvent nécessiter une analyse post-mortem de la localisation et l'état de préservation des zones enregistrées. 1) les données obtenues chez différents animaux sont très dissimilaires, mettent en question la bonne implantation dans les zones ciblées. 2) Une mauvaise qualité des signaux électrophysiologiques, ou une forte détérioration des signaux à travers le période d’enregistrement peut suggérer un dommage important de tissu cortical autour des matrices. Cela sera important à considérer pour l’analyse des données, et pour une future utilisation du même dispositif dans des autres animaux. Si chez certains animaux, après la fin de l'enregistrement des données, on estime qu'il n'est pas nécessaire de procéder à une vérification post-mortem, les animaux seront gardés en vie. Dans ce cas, le connecteur et les câbles pour les matrices seront coupés, laissant les matrices en place. Les connecteurs seront explantés du crâne et la peau sera fermée et suturée. Après une récupération complète de l’état de santé et de bien-être général, les animaux gardés en vie peuvent 1) si possible, être inclus dans un autre projet basé sur un dispositif expérimental similaire, permettant d’éviter l’utilisation des autres animaux naïfs (réduction). Les animaux réutilisés seront déjà habitués au contexte expérimental (interactions quotidiennes avec l’homme, mis en chaise, travail dans le dispositif comportemental). Sinon, 2) en particulier les femelles peuvent retourner dans un établissement d’élevage pour être inclues dans un programme de reproduction.
Remplacement
Le projet implique l’utilisation d’animaux car à ce jour, il n'existe pas de méthodes alternatives permettant de répondre à nos objectifs scientifiques. Aucune simulation informatique ou culture cellulaire ne peut remplacer le modèle animal vivant pour l'étude des substrats neuronaux de comportements visuomoteurs complexes. Les techniques électrophysiologiques utilisées dans le projet, permettant une mesure de l'activité de neurones unitaires, bien qu'utilisées en milieu clinique, restent trop invasives pour être utilisées chez l'homme pour des approches expérimentales.
Réduction
Les procédures chirurgicales prévues comportent un certain risque. En outre, la qualité des enregistrements à long terme est difficile à évaluer, car l’intégration de l’implant dans le cortex peut être variable d’un animal à l’autre. Nous prévoyons d'inclure un maximum de trois animaux dans cette étude. Si nous obtenons suffisamment de données (neurophysiologiques et comportementales) pour une analyse statistique satisfaisante chez deux animaux, nous n'utiliserons pas de troisième animal. L’entrainement dans la tâche comportementale visera à limiter au maximum la variabilité entre animaux pour homogénéiser les observations. L’enregistrement avec plusieurs matrices multi-électrodes permettra de mesurer l’activité de populations neuronales dans plusieurs structures corticales. Le nombre de neurones enregistrés peut varier d’une matrice à l’autre en fonction du succès de la procédure d’implantation. La richesse des enregistrements multi-électrodes offre la possibilité de réaliser de très nombreux types d’analyses portant sur les potentiels d’actions de neurones isolés (modulation de fréquence de décharges ou de synchronisation entre neurones dans différentes périodes de la tâche ou dans différentes structures), sur les populations de neurones (distribution spatiale de l’activité, moyennes de populations), sur les potentiels de champs locaux (LFP) et sur la synchronisation entre LFP et potentiels d’actions. La répétition des séances d’enregistrement sur une durée de 2 à 12 mois a pour objectif d’augmenter le nombre de neurones différents enregistrés dans chaque structure. Cette augmentation permet d’augmenter la puissance statistique de nos analyses, et d'évaluer la stabilité des modulations neuronales et comportementales détectées à travers plusieurs mois. La durée totale des enregistrements pour un animal est étroitement dépendante de la qualité du signal lors des premiers enregistrements et de sa stabilité sur le long terme. De fait, elle ne peut être définie à priori mais dans une situation optimale, elle peut se prolonger sur plusieurs années.
Raffinement
La cage et volière de l’animal sont enrichies de perchoirs, de cordes et de jeux suspendus et sont en contact visuel et sonore avec les cages de leurs congénères pour favoriser les comportements exploratoires et sociaux de l'animal et aussi le retour à une activité normale en période post-chirurgicale. Après un délai minimal d'une semaine et selon l'état de récupération, l'animal sera sorti en chaise afin de reprendre une routine qui lui est familière. Les méthodes de renforcement positif (training et habituation) seront utilisées afin de réduire le stress des sujets. L’IRM anatomique pre-chirurgicale permet de mieux planifier l’implantation des matrices chroniques, pour bien atteindre les aires corticales ciblées. L'utilisation du masque de contention au lieu d’un plot de tête fixé sur l’os est moins invasive et sera favorisée si elle permet d’atteindre les objectifs du projet. Les matrices multi-électrodes de nouvelle génération permettent des enregistrements simultanés de neurones dans différentes aires et couches corticales, ce qui implique une réduction d'études et de sujets utilisés, comparé aux recherches effectuées avec des électrodes simples. Le connecteur pour l’implant dans le deuxième hémisphère sera connecté sur la même base de connecteur, déjà fixée sur l’os.
Choix des espèces
Les singes macaque sont les primates non humains les plus couramment utilisés par les laboratoires de recherche étudiant les processus visuomoteurs. Ce choix s’appuie sur la proximité des systèmes visuel (vision diurne binoculaire et trichromatique) et moteur (utilisation du bras pour saisir et manipuler les objets) ainsi que celle de l’anatomie fonctionnelle du cerveau entre les macaques et l’homme. L’utilisation répandue des macaques en neuroscience a permis l’optimisation des procédures d’entraînement ainsi que celle de la gestion de leur alimentation, de leur hébergement et des soins vétérinaires. Les macaques s’adaptent rapidement aux protocoles de conditionnement comportemental et présentent des performances comportementales très similaires à celles observées chez l’homme. Dans ce projet, nous utiliserons indifféremment des macaques rhésus ou fascicularis pour la réalisation de l’étude, en fonction de la disponibilité des animaux. En effet ces deux espèces présentent des habiletés visuomotrices et une organisation cérébrale comparable. Les animaux seront utilisés au stade de jeune adulte/adulte. A ce stade du développement, les animaux ne sont plus en croissance et leurs besoins physiologiques sont stabilisés. Cela permet un contrôle plus précis des protocoles expérimentaux, que ce soit en termes de volume des récompenses utilisées pour l'apprentissage par renforcement, de contrôle du régime alimentaire dans la cage ou de localisation des structures cérébrales cibles pour les implants chirurgicaux. Par ailleurs, les animaux étant encore jeunes, ils présentent une meilleure tolérance aux procédures expérimentales et une meilleure récupération suite aux procédures nécessitant une anesthésie.
Etude des mécanismes de l’atteinte rénale dans les maladies rénales rares et sévères chez la souris
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
2100 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles subissent un prélèvement de queue, des injections intraveineuses, deux chirurgies sous anesthésie et des séjours en cage métabolique, une atteinte rénale leur étant induite pour en étudier les mécanismes avant prélèvement des reins. Le porteur affirme que "seule l'expérimentation animale" permet d'étudier ces maladies rénales rares dans un organisme vivant. Les souris au génotype sans intérêt sont mises à mort après le seul génotypage.
Objectifs
Les maladies rénales rares et sévères sont à mauvais pronostic et sont associées à des risques élevés d'insuffisance rénale terminale. Ces maladies représentent 11% des causes d'insuffisance rénale terminale en France. Ces maladies sont des maladies complexes et seule l'expérimentation animale, résumant l'ensemble des interactions cellulaires au sein du rein, dans un organisme vivant, permettra d'étudier les mécanismes impliqués dans la destruction rénale au cours de ses maladies. Nous avons identifié une protéine potentiellement impliquée dans ces maladies et nous allons tester le rôle de cette protéine chez des souris où cette protéine aura été inactivée et chez qui nous aurons induit les maladies rénales que nous étudions. Nous réaliserons des prélèvements d'urine pour évaluer la fonction des reins et les animaux serons mis à mort à la fin de la procédure pour récupérer les reins et analyser les lésions.
Bénéfices attendus
A terme ce projet conduira à une meilleure compréhension de la physiopathologie des maladies rénales rares et sévères. Ce projet permettra d'établir si le mécanisme identifié pourrait faire l'objet d'un ciblage pharmacologique à visée thérapeutique.
Procédures
Baguage à l'oreille et prélèvement d'un morceau de queue de 1 mm sur animal vigile (1 fois 2 min), injection intra veineuses sous anesthésie générale (1 à 3 selon la procédure, 5 minutes), chirurgies sous anesthésie générale (2 chirurgies pour une procédure, 20 minutes). recueil d'urine en cage métabolique (3 à 7 selon les procédures, 8H)
Impact sur les animaux
Effets indésirables liés à l'expérimentation: inconfort lié à la préhension des animaux, douleur au point d'injection, stress lié aux cages métaboliques. Effets de la chirurgie: douleur post-opératoire. Effet lié aux modèles: insuffisance rénale pouvant induire une perte de poids modérée ou une fatigue.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort. Soit ils n'auront pas un génotype d'intérêt et sont mis à mort sans expérimentation autre que le génotypage, soit ils sont d'intérêt et sont mis à mort pour prélèvement des tissus.
Remplacement
Nous utilisons différentes approches pour analyser les mécanismes de l'atteinte rénale dans les maladies rénales rares et sévères incluant les cultures cellulaires (in vitro). Les cibles identifiées sont d'abord testés sur des cellules en culture. En général, les expériences de remplacement ne peuvent pas reproduire la complexité des mécanismes mis en jeu au cours des maladies rénales comme les interactions entre les glomérules et le système immunitaire ou les interactions entre organes. C'est pourquoi nous avons aussi recours au modèle animal, en choisissant la souris comme modèle classique de mammifère, et comme modèle expérimental établi, avec de nombreux outils génétiques disponibles, un temps de génération court et des portées de grande taille.
Réduction
Réduction : le nombre d'animaux est calculé sur la base d’un plan expérimental stéréotypé permettant d’obtenir la puissance statistique nécessaire à l’obtention de conclusions biologiquement pertinentes. Le calcul des effectifs nécessaires a été fait avec un logiciel dédié. Nous optimisons l'utilisation des organes pour les différentes analyses afin de réduire le nombre d'animaux utilisés.
Raffinement
Raffinement : les animaux seront élevés en cages enrichies avec eau et nourriture ad libitum et surveillés au cours des procédures pour repérer l’éventuelle apparition de signes cliniques pouvant indiquer une souffrance ou un mal-être. Une grille de score de souffrance et des points limites spécifiques au projet ont été établis, permettant d'intervenir pour soulager les animaux en cas de souffrance. Les cages sont enrichies en coton et bâton de bois. En cas d’apparition de signes cliniques, ou à la fin de la procédure, les animaux sont mis à mort. Les procédures chirurgicales sont réalisées sous anesthésie générale avec une analgésie péri-opératoire.
Choix des espèces
La physiologie des fonctions rénales chez la souris étant similaire à celle de l’homme, les expériences menées chez la souris offrent des modèles valides d’étude des pathologies humaines. De plus, les modèles utilisés au cours de ce projet sont établis et validés par la communauté scientifique. Stade de développemnt: de la naissance à l'age adulte car nous avons un élevage. Seuls les animaux adultes agés de 2 à 6 mois sont utilisés pour les modèles expérimentaux. Les pathologies étudiées touchent essentiellement les adultes donc nous réaliserons les modèles expérimentaux chez des souris adultes.
Archivage de lignées murines par cryoconservation de sperme ou d’embryons
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
35 900 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles subissent des stimulations hormonales par injection, des microchirurgies de transfert d'embryons sous anesthésie et des biopsies pour génotypage, pour archiver des lignées génétiquement modifiées par congélation de sperme et d'embryons. Le porteur indique que les mâles reproducteurs et donneurs de sperme, les femelles donneuses d'ovocytes et les femelles ayant subi le transfert d'embryons sont toutes mises à mort, comme les animaux nés des transferts et utilisés pour le contrôle qualité. Il affirme que la congélation des semences est "la seule méthode possible" pour sauvegarder ces lignées murines.
Objectifs
Les équipes de recherches utilisent de nombreux modèles génétiques différents chez la souris, pour supporter des programmes de recherche visant à la fois à étudier le rôle de gènes dans le développement, à caractériser l’impact de mutations génétiques identifiées chez des patients et à évaluer des stratégies thérapeutiques. Les opérations de stockage et de congélation en azote liquide des lignées génétiques impliquées vise à garantir la disponibilité de ces lignées à l'état cryoconservé permettant au besoin de revivifier la lignée en cas de problème survenu sur la lignée à l'état respirant (perte, dérive génétique, contamination) et de faciliter les échanges de ces lignées entres les différents sites hébergeurs par l'envoi des semences cryoconservées.
Bénéfices attendus
L'archivage et la sauvegarde des lignées par cryoconservation de sperme et/ou d'embryons permet de garantir la disponibilité des lignées murines traitées et de favoriser/simplifier les échanges entre différents sites.
Procédures
-hébergement en situation d'isolement de 1 à 2 semaines maximum - Stimulation hormonale : 2 injections intrapéritonéales (durée inférieure à 30 secondes) réalisées à 48h d'intervalle - Microchirurgie sous anesthésie générale (durée de l'intervention inférieure à 30 min) nécessitant 2 injections, une en IP et une en sous-cutanée - Biopsies de tissu pour génotypage (moins d'1 minute)
Impact sur les animaux
Les mâles vasectomisés et les mâles reproducteurs (utilisés pour la production du sperme ou des embryons) sont hébergés en situation d'isolement intermittent entre deux périodes d'accouplement. L'isolement peut générer de l'anxiété, la souris étant un animal vivant en groupes sociaux. Les femelles pseudo-gestantes peuvent faire l'objet de douleurs post-chirurgicales suite à la réimplantation des embryons par micro-chirurgie. Un stress peut aussi apparaitre en raison de la contention des animaux lors des stimulations hormonales ou pour l'anesthésie des femelles pseudo-gestantes. Le prélèvement de tissu pour génotypage peut entrainer une douleur et un stress en lien avec la contention de l'animal.
Devenir
Tous les animaux utilisés dans ce projet seront mis à mort. En effet, les mâles reproducteurs sont mis à mort en fin de projet et ceux donneurs de sperme doivent être mis à mort afin de prélever le sperme. Les femelles pseudo-gestantes ayant été sujettes à la chirurgie de transfert d'embryons ne peuvent subir un deuxième transfert d'embryons. Les femelles donneuses sont mises à mort pour permettre la récolte d'ovocytes post-mortem. Les animaux issus des transfert d'embryons (contrôles qualités) ne sont pas conservés.
Remplacement
Il n'y a pas de remplacement possible, la congélation des semences est la seule méthode possible pour la sauvegarde de lignées murines.
Réduction
Les nombres d'animaux utilisés sont réduits au maximum et l'estimation a été faite en se basant sur la littérature scientifique et sur la base des années d'expérience dans ces approches. Pour les cryoconservations de sperme, 2 animaux sont nécessaires par lignée. Pour les cryoconservations d'embryons, en moyenne, 45 animaux seront nécessaires par lignée
Raffinement
La procédure chirurgicale de transfert d'embryons associe anesthésie générale et analgésie post et per-opératoire, avec la mise en oeuvre de points limites opérationnels pour le monitoring du temps post opératoire. Des points-limites ont été établis, entrainant la mise à mort anticipée de l’animal si nécessaire. Les conditions d’élevage, d’hébergement et de soins sont contrôlées pour réduire toute douleur, souffrance, angoisse ou dommage durable potentiels. Le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification et de maisons en carton.
Choix des espèces
L'archivage des lignées murines déja existantes impose l'utilisation du modèle murin. Les animaux utilisés sont des reproducteurs à l'âge adulte pour les femelles receveuses et les males reproducteurs ou donneur de sperme, aprés la puberté et avant tout vieillissement. Les femelles donneuses utilisées sont des femelles impubères (4 semaines) pour faciliter l'efficacité du traitement de superovulation. Les animaux issus des transferts d'embryons dans le cadre des contrôles qualités effectués seront âgés de 7 à 10j.
Cibler le microbiote des tiques pour perturber leur alimentation/survie et bloquer leur compétence vectorielle vis-à-vis de bactéries (rickettsies)
- Recherche appliquée
- Maladies animales
- Maladies infectieuses
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
- Système immunitaire
Lapins : 12
100 souris et 12 lapins vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les souris reçoivent des injections, portent une capsule fixée sur le dos et sont infestées par des tiques, les lapins étant utilisés pour produire du sérum, avant mise à mort pour prélever le sang et les organes. Le porteur indique que l'alimentation des tiques provoque un inconfort modéré et que la pose des capsules a été optimisée pour le limiter. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ne reproduit la réponse immunitaire de la souris à une vaccination anti-microbiote de tique.
Objectifs
L'implication du microbiote (bactéries symbiotique de la tique) de la tique dans la survie des tiques et dans la transmission des agents pathogènes transmis par ces dernières a déjà été signalée pour différentes espèces de tiques. Ces preuves renforcent le fort potentiel du microbiote des tiques en tant que cible pour le développement de stratégies de contrôle. Il est prouvé que la présence de certaines espèces de ces bactéries (symbiotes) favorise l'établissement d’agents pathogènes chez les tiques, alors que la présence d'autres espèces de bactéries a été associée à l'absence d’agents pathogènes chez la tique. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce projet de recherche est de cibler deux types de bactéries symbiotiques pour évaluer les effets de la vaccination de souris par ces bactéries sur la composition du microbiote de la tique, sur l'limentation et la survie de tique et enfin sur l'acquisition d'un agent pathogène par la tique.
Bénéfices attendus
Les tiques transmettent des maladies graves à l'homme et aux animaux. Cependant, la lutte contre les tiques repose uniquement sur les acaricides, qui peuvent contaminer l'environnement et les produits d'origine animale (par exemple, le lait et la viande) consommés par l'homme. En outre, les acaricides peuvent sélectionner des populations de tiques résistantes. Malgré la gravité des maladies transmises par les tiques, la prévention repose uniquement sur l'évitement des piqûres de tiques. Les tiques abritent une communauté de microbes (microbiote) comme les autres animaux. Chez les tiques, le microbiote joue un rôle dans la survie et le développement des tiques ainsi que dans leur capacité à transmettre des agents pathogènes. Ce projet vise à développer une stratégie plus sûre de lutte contre les tiques, basée sur des vaccins anti-microbiote de tique utilisés chez la souris.
Procédures
Souris animaux vigiles : 2 injections et 3 prélèvements. Pose de capsule sur le dos des souris. Infestation avec tiques Lapins = Animaux vigiles : 2 injections et 2 prélèvements.
Impact sur les animaux
Chez les souris, l’alimentation des tiques induit un inconfort modéré. De plus, les souris peuvent simplement se sentir mal à l'aise lorsque la capsule est placée sur leur dos. Cependant, le placement des capsules sur le dos de l'animal a été optimisé pour minimiser l'inconfort chez l'animal et maximiser les résultats expérimentaux. Pas de symptômes attendus suite à l'inoculation des agents pathogènes mais surveillance quotidienne des animaux (souris et lapins).
Devenir
Les animaux seront mis à mort pour récupération du sang total et des organes.
Remplacement
Ce projet vise à nourrir des tiques sur des souris préalablement immunisées avec des bactéries non pathogènes afin d'évaluer les effets sur la composition du microbiote de la tique, l'alimentation/survie de la tique et l'acquisition d'une bactérie pathogène (Rickettsia) par la tique. Il n'existe pas de modèle in vitro pour remplacer la réponse immunitaire des souris à une infection bactérienne afin d'analyser les effets sur le microbiote des tiques et la colonisation des pathogènes. Afin de disposer d'un plus grand volume de sérums pour des études supplémentaires in vitro, nous immuniserons également des lapins, évitant ainsi l'utilisation de souris supplémentaires. Dans le cadre de ce projet nous ne cherchons pas à simplement infecter des tiques par des bactéries, nous avons besoin d’évaluer l’efficacité d’une vaccination chez la souris avec deux bactéries sur le gorgement/survie et capacité à s’infecter des tiques. Il existe des systèmes de gorgement et d’infection artificielle des tiques mais ces systèmes ne permettent pas d’évaluer la réponse immunitaire des souris suite à une vaccination. La production/cultures des bactéries est par ailleurs réalisée par culture cellulaire in vitro.
Réduction
Chaque souris peut nourrir au maximum 30 tiques. Mais par souris entre 20-25 tiques vont se détacher sans faire un repas complet ou mourir donc nous obtiendrons 5-10 tiques gorgées par souris donc il faut prévoir 5 souris pour groupe pour obtenir 25-50 tiques gorgées par groupe au total, nombre nécessaire à nos analyses. Le nombre d'animaux a été comptabilisé pour être le nombre minimal d'animaux nécessaire pour obtenir le nombre de tiques gorgées nécessaires à nos analyses. Nous avons comptabilisé le nombre minimal de lapin nécessaire à l’obtention du volume necessaire de serum pour nos futures experimentations in vitro. Pour nos expérimentations futures in vitro, nous avons besoin durant les 5 années du projet d’un volume total de 60ml de sérums de lapins immunisé pour chaque bactérie (deux bactéries) et le même volume pour chaque lapin contrôle (deux contrôles). Nous avons donc estimé avoir besoin de 3 lapins par groupe (environ 20ml de sérum pouvant être récupéré par Lapin) soit un total de 12 lapins sur les 5 ans du projet.
Raffinement
Les souris seront hébergées par lot de 3 dans leurs conditions classiques avec l’enrichissement nécessaire à leur bien-être (carré de coton, maison en plastique pour les souris). Il n’y a aucune souffrance attendue suite à l’infection par les bactéries lors des immunisations, les infections sont asymptomatiques chez les souris et les lapins. Pas de points limites dans ces conditions. Cependant, après inoculation des agents pathogènes, l’état clinique des animaux (état général) sera contrôlé chaque jour, pour arrêter l'expérience si nécessaire par mise à mort des animaux. Les animaux seront mis à mort en cas de déshydratation ou signes neurologiques (début de paralysie notamment). Nous n'attendons donc pas de symptômes importants tels que des paralysies chez les souris, mais nous suivrons les animaux tous les jours afin de contrôler l'apparition de symptômes éventuels. Lorsque les souris auront des capsules sur le dos avec des tiques, elles devront être hébergées en cage individuelle, en effet les souris sont capables d'enlever les capsules du dos des autres souris et de manger les tiques. Mais ces souris seront hébergées dans les conditions classiques avec l'enrichissement nécessaire à leur bien être en augmentant le nombre de carré de coton et même si elles sont seules elles pourront voir les autres souris des cages d'à côté. Pour les lapins, à leur arrivée, les animaux seront hébergés dans des cages munies d’une plateforme de repos avec l’enrichissement nécessaire à leur bien-être (balles, branches en bois pour les dents et branches végétales). Les lapins seront observés quotidiennement pendant toute l'expérimentation. Comme les lapins sont des animaux très sensibles à la manipulation, ils seront quotidiennement contrôlés et manipulés par les animaliers et l’expérimentateur pour les habituer à leur présence et aux manipulations.
Choix des espèces
Les 3 lignées de souris ont été sélectionnées car elles sont les plus sensibles aux agents pathogènes (bactéries notamment) transmis par les tiques. Lapin blanc de Nouvelle-Zélande car ce sont les animaux les plus appropriés pour obtenir un grand volume de sérum vacciné en une seule expérience et permettra d'obtenir suffisamment d'anticorps spécifiques contre les bacteries à l'étude. De plus ils ne peuvent pas être utilisés pour infecter des souris car ils ne développement pas de bactériemie suffisante. Souris 7-8 semaines. Lapins = 4-5 semaines. Adaptation des animaux durant une semaine avant l'expérimentation. Souris gardées au plus 39 jours (entre 20 et 39 jours selon procédure). Lapins seront gardés au maximum 30 jours. Mise à mort de tous les animaux au maximum à J39.
Effet du régime alimentaire maternel et paternel sur les malformations congénitales cardiaques des nouveaux nés et impact sur la santé cardiovasculaire des adultes
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
199 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les femelles sont soumises à des régimes carencés en vitamine D ou riches en graisses induisant une obésité, à un gavage et à des échocardiographies sous anesthésie, avant une mise à mort pour collecter les embryons. Le porteur étudie l'effet de l'alimentation parentale sur les malformations cardiaques de la descendance, en menant en parallèle un modèle d'organoïdes cardiaques encore à optimiser. Il présente le passage à l'animal comme une étape "indispensable" avant un essai chez l'humain.
Objectifs
Les cardiopathies congénitales sont des malformations cardiaques se développant au cours de la vie intra utérine. Elles surviennent assez fréquemment et touchent environ 10 naissances sur 1000. Il s’agit de pathologies ayant une cause multifactorielle. Les facteurs les plus souvent rencontrés sont les anomalies génétiques, les maladies métaboliques maternelles voire paternelles ou la consommation de drogues, de médicaments ou d’alcool. L’objectif de ce projet est d’étudier l’impact de différents facteurs nutritionnels, seuls ou en combinaison, sur l’apparition de ces anomalies. (1) La carence en vitamine D : une alimentation maternelle carencée en vitamine D affecte le développement cardiaque de la progéniture par différents mécanismes dont les mécanismes non génétique (2) L’obésité maternelle : bien que fortement suspectée comme ayant un impact négatif sur le développement cardiaque, nous ne savons toujours pas si et comment l’obésité maternelle affecte les embryons. Nous ne savons pas du tout l 'impact du statut nutritionnel paternel. (3) Le sexe fœtal : la réponse métabolique du nouveau-né semble être spécifique au sexe de l’individu . Il est donc intéressant d’analyser les différences développement cardiaque en condition pathologique en fonction du sexe. (4) La flore intestinale : La flore intestinale est susceptible de jouer un rôle de médiateur dans au moins une partie de l’effet des régimes maternels déficients en vitamine D et riches en graisses et avoir un effet délétère sur la formation cardiaque de la progéniture. Cette flore est de plus différent eentre les deux sexes. Notre projet permettra une meilleure connaissance de l 'origine des pathologies cardiaques congénitales.
Bénéfices attendus
le projet devrait permettre de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaire de l impact des regimes maternel ou paternel sur les malformations cardiaques.
Procédures
Gavage 1 min un seul par souris. Echocardiographie sous anesthésie: 30 min 1 seule /souris. Le gavage implique une contention de 30 s de la souris. L’échocardiographie est la technique d’imagerie de choix pour le suivi longitudinal de la fonction cardiaque in vivo et une technique non invasive. Il s'agit d'une procédure indolore ne nécessitant pas d’analgésie. Elle se fait sous anesthésie générale gazeuse simplement pour maintenir la souris immobile sur le dos
Impact sur les animaux
L’obésité des souris en régime gras et le régime sans vitamine D peut leur apporter un inconfort qui néanmoins n'affecte pas leur mobilité ou leur agilité. Elles ne présentent pas non plus de signes de souffrance. Les souris seront observées chaque jour par l’expérimentateur pour contrôler leur état de santé. L’échocardiographie est réalisée sous anesthésie sur un matelas chauffant pour le maintien de leur température. Le gel nécessaire à l’échographie est préchauffé pour minimiser toute nuisance ou inconfort ou stress thermique. Le gavage est une nuisance bien que courte lorsque pratiqué par un expérimentateur très habitué. Le processus prend seulement 30 s et la souris est conditionnée deux jours avant le gavage à la contention de 30 s pour diminuer le stress. Le gavage sera fait une seule fois pour chaque souris pour induire la recombinase at avec une sonde trempée dans l’eau sucrée. L’expérimentateur visite les souris chaque jour de sorte de les habituer au contact humain. Une grille de score jointe au projet sera suivie quotidiennement.
Devenir
Les prélèvements de sang se feront une seule fois par ponction cardiaque au moment de la mise à mort pour la collecte des embryons. Les autres souris seront mises à mort avant reveil au terme de l 'echocardiographie
Remplacement
Notre projet se fera dans la continuité d’une étude in vitro. Le passage au modèle in vivo est une étape indispensable avant d’envisager un essai thérapeutique chez l’Homme. Nous etablissons un modèle cellulaire d'organoides cardiaques en 3D in vitro; Nous utilisons en effet en parallele des cellules souches embryonnaires humaines differenciées en different types de cellules cardiovasculaires au sein de cardioides en 3D. Ce modèle requiert encore une optimisation pour mimer la vraie formation et le fonctionnement d'un coeur.
Réduction
Le nombre d’animaux a été limité au minimum nécessaire pour mettre en évidence une apparition d’effets secondaires liés à l’utilisation de notre modèle avec une significativité statistique Les même souris et embryons serviront à de multiples analyses cardiaques. Nous avons donc d' ores et déjà reduit le nombre d animuax dans ce projet au statistiquement strict nécessaire ( test statistique de comparaison de la variance à 2 facteurs pour comparaison inter groupes à l aide du logiciel Graphpad selon les recommandations de "Analyses statistiques des données acquises lors d’analyses fonctionnelles chez la souris. Méthodologie [stat.ME]. 2012. ffdumas-00729021f" . Les données acquises sur cellules humaines validant des données acquises chez les souris permettront de diminuer les effectifs de souris par groupe.
Raffinement
Afin d’améliorer le bien-être animal au cours de notre étude, les besoins physiologiques des animaux seront respectés (nourriture ad libitum, cages propres, enrichissement, stabulation en groupe). Des points limites clairs seront définis et les animaux seront euthanasiés lorsqu’ils atteindront les critères d’interruption. Dans la mesure du possible, les souris seront plusieurs par cage afin de respecter leur instinct grégaire. Leur milieu sera enrichi par du Sizzle Kraft et des buchettes chaque semaine pour leur permettre de se cacher de la lumière et de les occuper à confectionner leur nid, cela a pour but de réduire leur stress. Les animaux seront observés tous les jours de la semaine et les week-ends, de leur arrivée à leur mise à mort.
Choix des espèces
la souris est un bon modèle de developpement cardiaque comparé à l 'homme et a un microbiote semblable au microbiote humain. La souris permet une étude intégrée de la physiologie
Activation neuronale des crises épileptiques induites par un agent pharmacologique chez la souris génétiquement modifiée.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
80 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures dont la souffrance déclarée va du léger au sévère. Une biopsie de la queue est prélevée à six jours pour le génotypage, puis un agent pharmacologique déclenche des crises d'épilepsie, le porteur reconnaissant une mortalité d'environ 20 % liée aux crises. L'objectif est d'identifier les neurones activés lors d'une crise, à l'aide de souris génétiquement modifiées. Il affirme que l'imagerie cérébrale humaine et les cultures cellulaires ne sont "pas encore suffisamment crédibles" pour cette étude.
Objectifs
Notre objectif est d'utiliser les souris pour identifier les cellules activent lors d’une crise épileptique. Nous proposons le projet actuel pour étudier si les crises induites par un agent pharmacologique activent des cellules neuronales similaires ou différentes.
Bénéfices attendus
Notre projet consiste à déterminer les neurones actifs lors d'une crise d'épilepsie. Pour y parvenir, nous utiliserons un modèle animal capable de générer des crises sans effets négatifs à long terme. Nous espérons décrire les circuits cérébraux impliqués dans la génération de crises et, ainsi, contribuer à identifier des marqueurs de l'épilepsie qui peuvent se traduire par de meilleurs soins et une meilleure prévention de l'épilepsie humaine.
Procédures
Toutes les souris produites (80) pour obtenir le nombre de souris d'intérêt (56) feront l'objet d'une biopsie par le prélèvement de 1mm de bout de queue à l'âge de 6 jours pour réaliser le génotypage et la sélection des souris. Les animaux seront soumis à trois injections, où ils recevront d'abord une injection intrapéritonéale avec de substance témoin 30 minutes avant une deuxième injection (sous-cutanée) avec l’agent pharmacologique selon chaque groupe expérimental. Deux heures après la deuxième injection, ils recevront une troisième injection (intrapéritonéale) pour marquer les cellules activées. Une semaine plus tard, nous répéterons la première et deuxième injection et puis marquer les cellules actives encore une fois. À la fin de l’expérience, les animaux seront euthanasiés et leurs cellules marquées analysées. Les animaux des groupes qui recevront l’agent pharmacologique développeront une crise d'épilepsie associée à des comportements épileptiques. Cette crise n'est ni permanente ni récurrente.
Impact sur les animaux
La réalisation de la biopsie pour génotypage va générer une lègère douleur de courte durée sur les souris âgées de 6 jours. À chaque traitement avec l'agent pharmacologique, les animaux développeront une brève crise épileptique. Cette crise pourrait entraîner une mortalité d'environ 20 % parmi les effectifs.
Devenir
Tous les animaux de la procédure expérimentale subiront le processus d’euthanasie pour collecter et préserver les tissus cérébraux afin de réaliser des études d’anatomopathologie et d’immunohistochimie à la fin du deuxième jour de l'expérience.
Remplacement
Il n’existe pas de méthode alternative à l’expérimentation animal pour réaliser ces études. Les alternatives actuelles telles que l'imagerie cérébrale humaine et les cultures cellulaires ne sont pas encore suffisamment crédibles pour étudier les mécanismes neuronaux. Par conséquent, nous utiliserons des souris génétiquement modifiées pour analyser ces processus neurobiologiques complexes.
Réduction
La détermination de la taille de l'échantillon est essentielle pour le succès et la reproductibilité des résultats dans toute étude scientifique. Le nombre d'animaux par groupe doit être suffisamment élevé pour assurer une forte probabilité de détection d'un effet réel, tout en respectant les exigences légales et éthiques préconisant une utilisation minimale des animaux. Les données précédentes ont été utilisées pour calculer la variabilité interindividuelle des crises induites par un agent pharmacologique. Ainsi nous avons calculé une taille d'échantillon de 8 animaux par groupe, totalisant 7 groupes. Par conséquent, nous utiliserons 56 souris.
Raffinement
Nos souris transgéniques constituent actuellement un modèle animal le plus avancé en génie génétique pour identifier les populations neuronales activées à un moment donné. Pour assurer les meilleures conditions d'hébergement, nous mettrons 3 ou 4 animaux par cage pour favoriser leurs interactions. Des enrichissements environnementaux systématiques seront mis en place pour améliorer au maximum le bien-être des animaux. Les conditions d'élevage, les soins postopératoires, l'hébergement et les différentes étapes de la procédure expérimentale sont contrôlés pour réduire ou éliminer toute détresse potentielle. Nous avons également établi des critères d'interruption des expériences et d'exclusion des animaux en raison de la douleur, de la souffrance physique, de l'agressivité, de la perte de poids évaluée à l'aide d'évaluations individuelles.
Choix des espèces
Les modèles de souris ont été largement utilisés dans la recherche sur l'épilepsie, en raison de leur capacité à imiter les caractéristiques clés de l'épilepsie humaine. De plus, l'utilisation de souris transgéniques offre l'avantage de marquer les neurones qui sont activés lors d'états comportementaux spécifiques. Cette combinaison de modèles de souris établis et d'outils génétiques innovants fournit une plate-forme puissante pour étudier les mécanismes complexes sous-jacents à l'épilepsie. Nous utiliserons des souris adultes de l'âge de 3 mois (14-16 semaines). Les animaux adultes ont consolidé leur développement et leurs structures cérébrales, étant également plus résistants aux crises que ceux en développement.
Effets des polluants sur les poissons hôtes et leurs parasites : une étude expérimentale sur le modèle chevesne-acanthocéphales
- Protection de l’environnement
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
320 chevesnes sauvages vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Capturés par pêche électrique et maintenus jusqu'à dix mois, ils subissent des endoscopies, une infestation contrôlée par des parasites intestinaux et une exposition à des polluants par ingestion, avant dissection. Le porteur reconnaît un stress de captivité, des lésions du tube digestif et des pathologies liées aux polluants. Il affirme que l'étude des interactions hôte-parasite ne peut se faire in vitro ou in silico.
Objectifs
La pollution des cours d'eau affecte les organismes et peut se répercuter sur les interactions biotiques. Certains parasites sont connus pour accumuler des polluants depuis leur hôte, ce qui pourrait aboutir à une atténuation de certains effets écotoxicologiques, comme cela a été montré chez un poisson d'eau douce, le chevesne Squalus cephalus infestés par des acanthocéphales. Ce projet vise à tester les effets de l'exposition aux polluants à des niveaux réalistes d'un point de vue environnemental, sur les relations hôtes-parasites. Tout d'abord il s'agira de tester les méthodes d'endoscopie pour surveiller la présence de parasites intestinaux dans le tractus digestif des poissons. Des manipulations expérimentales de la charge parasitaire et de l'exposition aux polluants seront menéeschez des chevesnes issus de populations sauvages, hébergés en conditions semi-naturelles, afin d'évaluer les réponses écophysiologiques. La règle des 3R a été prise en compte de la manière suivante : 1. remplacement : les questions de recherche portent sur les interactions biotiques, entre un poisson hôte et les parasites intestinaux en réponse à la pollution environnementale, il n'est pas possible de conduire des études in vitro, ex vivo, in silico pour y répondre. 2. réduction : les effectifs ont été réduits à 20 individus par groupe, effectif minimum suffisant pour tester avec robustesse les hypothèses, 3. raffinement : les conditions d'hébergement en mésocosmes ont été optimisées, plusieurs points limites ont été retenus, et les manipulations expérimentales se font dans la gamme de variation communément observée en milieu naturel, que ce soit pour la prévalence en parasites, ou pour l'exposition aux polluants.
Bénéfices attendus
Le projet développera une méthode pour un examen interne des parasites intestinaux. L’endoscopie est une technique maitrisée et courante en médecine humaine et vétérinaire, mais très peu utilisée en écologie. Le développement de la micro-endoscopie permettra d’améliorer les connaissances sur l’état de santé des animaux sauvages, à l’échelle des individus et des populations, sans recourir à des euthanasies. Cette technique permet d’acquérir de multiples donnéeset le suivi à moyen et long terme l’évolution de l’infestation et du développement des parasites. L'étude expérimentale répond également à des questions de recherche fondamentale en écotoxicologie à l'échelle des interactions biotiques, qui sont encore très peu étudiées, les effets étant principalement étudiés à l'échelle des organismes ou des populations.
Procédures
Les individus seront capturés en milieu naturel par pêche électrique, hébergés pour une durée de 10 mois maximum, dans des très grands mésocosmes avec enrichissement du milieu (radeaux flottants végétalisés). Chaque acte durera moins de 5 minutes, sur des poissons anesthésiés. Les interventions consisteront à 1) réaliser un examen par endoscopie (2 examens par individu), 2) manipuler expérimentalement la charge en parasites, via l'utilisation d'un anthelminthique suivie d'une infestation expérimentale par ingestion de cystacanthes (stade juvénile des acanthocéphales à raison de 0, 5 ou 10 parasites par individu, qui seront déposés dans le tractus digestif des chevesnes anesthésiés). Le développement des acanthocéphales nécessite 5 mois d'attente, les chevesnes ne seront pas manipulés pendant ce temps. 3) manipuler expérimentalement l'exposition à des polluants à des doses réalistes d’un point de vue environnemental afin de déterminer les conséquences sur les conditions hôtes-parasites. L'exposition aux polluants se fera par ingestion, à raison d'une fois par semaine pendant 4 semaines. Une prise de sang (sera réalisée sous anesthésie par ponction de la veine caudale afin d’évaluer les conséquences physiologiques, puis les poissons seront immédiatement euthanasiés et disséqués pour quantifier les niveaux de polluants dans les tissus, étudier les effets écophysiologiques et évaluer les conséquences de l’exposition pour les parasites.
Impact sur les animaux
Les nuisances sont : le stress de captivité, stress thermique (les mésocosmes sont à l’extérieur et sont influencés par les températures atmosphériques). L'endoscopie peut provoquer des lésions et irritation du tractus digestif après la phase de réveil post-anesthésie. L'anesthésie et la manipulation hors de l’eau peut engendrer de l'hypoxie, déshydratation, hyperthermie. Lors de l'infestation expérimentale, la fixation des parasites peut provoquer des irritations et lésions de la muqueuse du tractus digestif et limiter les apports nutritifs. L'exposition expérimentale aux polluants peut engendrer des pathologies.
Devenir
L'euthanasie se justifie par la nécessité de comparer le nombre réel de parasites intestinaux par dissection, par rapport au nombre estimé par endoscopie afin de valider la méthode et par le fait que les analyses écotoxicologiques doivent être réalisées sur certains tissus (foie, muscles, rein, tractus digestif) et sur les parasites intestinaux qui ne peuvent être prélevés que post-mortem.
Remplacement
Le projet consiste à tester les effets de l'exposition aux polluants à des niveaux réalistes d'un point de vue environnemental, sur les interactions biotiques, plus particulièrement sur les relations entre les chevesnes et les parasites acanthocéphales. Les acanthocéphales sont des parasites intestinaux présentant la remarquable capacité d'accumuler des polluants depuis leur hôte définitif, les chevesnes, pouvant aboutir à une atténuation de certains effets écotoxicologiques. Pour comprendre les effets à cette échelle biologique (relation entre deux organismes vivants), il est nécessaire d’étudier les effets sur ces organismes. Il n’est donc pas possible de le remplacer par des modèles in silico, in vitro ou ex vivo.
Réduction
320 animaux seront utilisés, soit 20 animaux par lot pour 16 lots au total. Cet effectif correspond au nombre minimum d'animaux calculé à partir de calcul de puissance en supposant une taille d’effet similaire à ce qui a été obtenu lors d’études précédentes. Les données obtenues feront l'objet de traitement statistique des données a posteriori
Raffinement
Les conditions d’hébergement ont été raffinées avec les mésocosmes extérieurs, de grande taille, équipés de radeaux végétalisés flottants permettant de diversifier l’habitat, d’offrir des caches, abris, ombrage et nourriture diversifiées et de contribuer à l’épuration de l’eau. Avant chaque manipulation, les poissons seront anesthésiés. Chaque acte durera moins de cinq minutes. Il seront ensuite surveillés pendant la phase de réveil. Un suivi journalier des poissons et des mésocosmes sera effectué. Lorsque les poissons seront manipulés, des points limites ont été établis afin de réagir rapidement à l’apparition de symptômes attestant d’une souffrance. Le franchissement d’un point limite (anomalie du comportement, altération du rythme operculaire, hypersécrétion de mucus, lésions, pathogènes) engendrera le retrait immédiat de l’individu du mésocosme et sa mise en surveillance. Un avis auprès du vétérinaire référent sera sollicité, un traitement adéquat sera administré ainsi qu’un soulagement de la douleur si nécessaire. Une détérioration plus sévère ou durable de l’état sanitaire conduira à envisager l’euthanasie, qui sera réalisée à l’écart, après anesthésie.
Choix des espèces
L'espèce a été choisie car 1. plusieurs études ont montré l'accumulation de divers polluants dans leurs parasites acanthocéphales, au point que les chevesnes sont devenus une espèce modèle, 2. cette espèce est ubiquiste et abondante dans les cours d'eau français, 3. de précédentes études (en parasitologie et en écotoxicologie) ont été menées avec succès sur des chevesnes en captivité. Les chevesnes seront adultes, d'une taille moyenne de 15 cm. Cette taille est nécessaire pour l'utilisation de l'endoscope.
Mesure de biomarqueurs d’imagerie cérébrale en IRM haut champ dans des modèles murins de sclérose en plaques
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
40 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Selon le modèle, elles subissent une chirurgie intracrânienne pour détruire localement la myéline, ou une immunisation induisant une encéphalomyélite avec parésie et paralysie progressive des membres, suivies de séances d'IRM sous anesthésie. Le porteur met au point des biomarqueurs d'imagerie de la sclérose en plaques et affirme que la paralysie "n'entraîne pas de douleur en soi". Il conclut que l'étude de la pathologie ne peut être remplacée par des systèmes in vitro fiables.
Objectifs
L'objectif de ce projet est d’évaluer et de mettre au point des mesures par imagerie de résonance magnétique, technique non invasive, à très haut champ magnétique pour le suivi des atteintes de la gaine protectrice des neurones, la myéline, telles celles que l’on observe chez les patients atteints de sclérose en plaques, maladie neurologique. Deux modèles de souris présentant des lésions dans la gaine de myéline seront utilisés: le modèle LPC, Lysophosphatidycholines, pour lequel la lésion est localiséeet le modèle EAE, Experimmental Autoimmune Encephalomyelits, pour lequel les lésions sont plus petites et réparties dans le cerveau.
Bénéfices attendus
Ce projet va contribuer à établir de nouvelles méthodes de mesure par imagerie pour le suivi de la dynamique de la détérioration/reconstitution de la gaine de myéline –protectrice des neurones- chez les sujets atteints de sclérose en plaques au cours de la maladie. Ces phénomènes doivent être davantage explorée, à un moment où des thérapies innovantes pour aider à la reconstitution de la gaine de myéline doivent être évaluées cliniquement. De plus, la mise au point de biomarqueurs d’imagerie non invasive réalisée dans ce projet représente un bénéfice pour les futures études thérapeutiques sur le petit animal puisque l’imagerie permettra le suivi du même animal et donc de réduire le nombre d’animaux.
Procédures
Modèle LPC, Lysophosphatidylcholines, une chirurgie intracranienne pour détériorer localement la gaine de myéline des neurones pour mimer la sclérose en plaque. Une seule chirurgie sur l'animale. 4 sessions d'IRM de 2h sur 3 mois. Modèle EAE, Experimental autoimmune encephalomyelitis, obtenu par immunisation sous cutanée et injection par voie intraveineuse rétro-orbitale faites sous anesthesie gazeuse. 4 sessions d'IRM sous anesthesie de 2h sur 3 mois.
Impact sur les animaux
La démyélinisation focale au LPC nécessite une chirurgie, injection stéréotaxique, durée inférieure à 1h, et n’engendre pas de signes cliniques persistents. Seule la cicatrisation post-chirugie est à surveiller et seuls les animaux ayant complètement récupéré et cicatrisé seront éligibles au suivi par IRM haut-champ, réalisé sous anesthésie générale, 4 sessions de 2 h maximum réalisées sur 3 mois. Pour le modèle EAE, un altération de l’état général de l’animal est attendu avec un score clinique maximal généralement entre 15 et 25 jours après l’induction de l’EAE, suivi d’unerémission partielle. Les animaux subissent un ensemble d’étapes de classe de gravité légère, injections i.v. à moyenne, symptômes cliniques de l’EAE et il existe une gradation des symptômes allant de la queue molle; au réflexe de redressement avec facultés affaiblies et parésie d'un membre à la paralysie des membres postérieurs et ou antérieurs. La procédure complète est de classe de gravité moyenne. Il est nécessaire de préciser que la faiblesse ou la paralysie des membres n’entraîne pas de douleur en soi, mais plutôt une gêne pour l’animal dans ses déplacements, à l’instar de la pathologie humaine.
Devenir
Ils seront mis à mort à différents temps en vue de réaliser des mesures histologiques post-mortem.
Remplacement
À notre connaissance, et malgré les progrès récents dans les domaines de la culture cellulaire et de la biologie computationnelle, l'étude de la pathologie ne peut actuellement pas être remplacée par des systèmes in vitro fiables. Nous utiliserons des modèles de pathologies très bien décrits dans la littérature, ce qui permettra un suivi précis de la sévérité de la maladie. L’animal vivant est nécessaire pour valider un biomarqueur d’imagerie avant som implémentation en clinique, dans une démarche de recherche translationnelle
Réduction
Pour chacune des procédures expérimentales, le nombre d’animaux a été réduit au minimum nécessaire et suffisant pour obtenir des résultats fiables et interprétables, en tenant compte de la variabilité biologiques des modèles animaux. Le nombre maximal de souris utilisées dans ce projet est de 40. Le suivi longitudinal effectué en imagerie permet d’obtenir jusqu’à 4 points de mesure par animal pour suivre les phases de démyénisation et remyélinisation sans mise à mort intermédiaire des groupes supplémentaires d’animaux.
Raffinement
Les points limites qui permettront d'arrêter le protocole sont les suivants: cicatrisation de la plaie crânienne, changement de poids corporel , apparence physique i.e. pelage, posture et comportement (vocalisations non sollicitées, automutilation, animal très agité ou immobile). L'arret des souffrances si elles sont constatées se fera par traitement antalgique ou par euthanasie des animaux concernés.
Choix des espèces
L’IRM haut champ ne peut accueillir que des petits animaux de type rongeur. Nous avons réalisé une première étude sur rat du fait d’un cerveau plus grand que la souris ce qui a facilité la mise en œuvre des techniques IRM avec des volumes à explorer plus gros. L’objectif étant d’étudier les pathologies cérébrales, les procédures de cette demande se feront chez la souris afin d’étudier notamment le modèle de sclérose en plaques EAE modèle pour lequel les protocoles expérimentaux sont bien établis et permettent de reproduire fidèlement les symptômes de la sclérose en plaques. Animaux adultes ayant un développement cérébral achevé (7-10 semaines).
Activité physique et neurogénèse comme facteur protecteur des effets délétères de la surconsommation de sucre à l’adolescence sur le cerveau et le comportement
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
346 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La plupart subissent une chirurgie cérébrale d'une heure, un isolement en cage individuelle et une surconsommation forcée de sucre à l'adolescence, avant des analyses post-mortem. Le porteur cherche à montrer que l'activité physique protège le cerveau des effets du sucre, en présentant les retombées comme des arguments pour de futures campagnes de prévention. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ne permet d'étudier un tel comportement.
Objectifs
Dans le présent projet, nous souhaitons tester l’hypothèse selon laquelle une activité physique qui favorise la production de nouveaux neurones, pourrait avoir des effets protecteurs et/ou thérapeutiques sur les effets délétères du sucre consommé en excès à l’adolescence et d’en demontrer le rôle de cause a effets par des manipulations neurobiologiques de cette neurogénèse.
Bénéfices attendus
La surconsommation de sucre au cours d’une période vulnérable de développement du cerveau qu’est l’adolescence, induit des effets délétères à l'âge adulte (dépression, perte de motivation, anxiété...). Ce projet combine approches environnementale (activité physique) et neurobiologique (cibler des populations de nouveaux neurones spécifiques) pouvant potentiellement remédier à ces pathologies. D'une part, la démonstration qu’une surconsommation de sucre à l’adolescence entraîne un déficit de nouveaux neurones, spécifiquement créés pendant cette periode, serait une donnée essentielle pour alimenter les campagnes luttant contre les mauvaises habitudes alimentaires chez les jeunes. D’autre part, la démonstration que l'augmentation de production ou d'activité de ces nouveaux neurones puisse remedier à ces déficits comportementaux à l’âge adulte, permettrait également de proposer des approches thérapeutiques et de remédiation naturelle. Une démonstration causale entre activité physique, stimulation de nouveaux neurones créés pendant l’adolescence et remédiation des déficits, serait une avancée majeure pour les neurosciences.
Procédures
Dans ce projet, 262 rats subiront une intervention chirurgicale pendant 1 heure. 134 rats recevront également un entraînement comportemental pendant 30 minutes pour toute la durée de l'apprentissage et le test (entre 20 et 40 jours). 20 rats vont passer pour les test GTT et ITT deux fois ; chaque fois, on va faire 7 prélèvements avec a chaque fois d’une goutte du sang prelevée pendant 1 seconde a fin de mesurer la glycémie. Tous les rats (346) seront isolés 16 jours pendant la surexposition au sucrose et 4 semaines pendant l’exercice physique (256). Tous les rats seront mis à mort pour des analyses post-mortem.
Impact sur les animaux
Les animaux vont subir un stress du à l'isolement en cage individuelle ou en roue d'activité, ceci sur des périodes courtes allant de 16 jours à 4 semaines. Les étapes de chirurgie peuvent entraîner quant à elles des douleurs, et dans de rares cas des infections. Les prélévements du sang peuvent entraîner de douleur.
Devenir
Les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem.
Remplacement
De plus en plus d’études utilisent le modèle animal pour modéliser certaines pathologies chez l’homme. Les nombreuses similitudes entre les humains et les animaux en termes de développement, de symptomatologie comportementale ainsi que certaines caractéristiques neuronales et hormonales permettent de justifier l’utilisation du modèle animal comme outil dans de nombreuses études. En effet, il est impossible de retrouver ces pathologies, ces caractéristiques ou la realisation d'activité physique chez un modèle in vitro ou informatique. Le modèle animal est pour cela le modèle le plus adapté.
Réduction
Dans le but de diminuer le nombre d’animaux, les expériences seront conduites uniquement chez des mâles. Un effectif maximum de 10 animaux par groupe est nécessaire pour nos analyses statistiques afin de s'abstenir de la variabilité interindividuelle. Un même groupe contrôle est utilisé pour 2 thématiques dès que cela est possible.
Raffinement
Les animaux sont hébergés en cages collectives (2 rats par cage maximum) dans un milieu enrichi (litière cellulose, papier ouaté, bâton à ronger, nid compact) (sauf pendant les périodes d’accès aux roues, les roues étant en elle-même un enrichissement). La surveillance des animaux est réalisée de façon quotidienne. Toute anomalie ou souffrance évidente est signalée à l'expérimentateur et au responsable de projet qui décident de la conduite à tenir en fonction des points limites ci-dessous : - perte de poids de 15% sur trois jours - automutilation - développement de plaies ou d'infections - poil mal entretenu ou aspect général anormal - changement de comportement (particulièrement la prostration) - activité cardiorespiratoire ralentie ou accélérée En cas de blessure, les plaies seront nettoyées et désinfectées. En cas de perte de poids, l'animal peut être réhydraté si besoin par injection sous-cutanée de saline ou saline-glucose. On peut également déposer des miettes humides issues de la nourriture habituelle directement dans la cage. En cas de douleur évidente, une injection d'analgesic est réalisée et peut être renouvelée 1 fois par jour pendant 3 jours maximum. En cas de non amélioration de l'état général de l'animal, le responsable du projet sera averti et prendra la décision de la nécessité de mise à mort de l'animal. En post-opératoire, les animaux sont gardés sur tapis chauffant jusqu’à leur réveil avant de retourner dans leur pièce de stabulation. Ils reçoivent une injection d'analgesic toutes les jours pendant 3 jours. Les sutures sont désinfectées et surveillées. Pour éviter la douleur pendant le prélèvement, un anesthésique local va être administrée avant le procédure.
Choix des espèces
Notre projet de recherche implique une expérimentation chez le rat, qui constitue pour les neurobiologistes un support indispensable à l'étude de l'organisation et du fonctionnement du système nerveux central en situation normale mais également, et surtout, en situations expérimentales ou pathologiques. L'ensemble de nos travaux considère l'animal in vivo, et met à profit différents protocoles comportementaux développés et codifiés depuis de nombreuses années chez ces espèces, et irréalisables matériellement et/ou scientifiquement sur d'autres espèces. L'organisation du cerveau des rongeurs est proche de celle du cerveau humain. Les résultats obtenus dans ces conditions permettent de proposer des hypothèses de fonctionnement du cerveau humain dans le cadre de surconsommation de récompenses. Les animaux débuteront les expérimentations à l'âge de 28 jours, ce qui correspond à l'entrée dans la phase d'adolescence.
Etude chez la souris de la pharmacocinétique et de la biodistribution d’un nouveau traitement, pour le traitement de maladies dégénératives telles que la maladie d’Alzheimer.
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
640 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Modèles génétiques de tauopathie, elles reçoivent une molécule radiomarquée puis sont mises à mort par exsanguination pour prélever leurs organes et mesurer la distribution du composé dans l'organisme. Le porteur situe ce travail en amont d'une future étude d'efficacité et d'un dossier clinique, présentés au conditionnel. Il affirme que la souris est la seule espèce mammifère modifiable pour exprimer la maladie d'Alzheimer et juge son usage "indispensable".
Objectifs
Il s’agit d’un projet de recherche fondamentale en vue d’une application en santé humaine. Les objectifs du projet sont de compléter un programme initial de développement de nouvelles thérapies pour le traitement des tauopathies telles que la maladie d’Alzheimer. Un nouvel agent a en effet permis de diminuer le développement de la tauopathie dans un modèle de souris malades. En utilisant maintenant une version de la molécule associée à un traceur radioactif (molécule radiomarquée), nous souhaitons évaluer les paramètres pharmacocinétiques de cette molécule et déterminer sa biodistribution dans l’organisme de la souris par imagerie. L’ensemble de ses informations sont nécessaires afin de sélectionner la dose et la voie d’administration pour mener par la suite une étude d’efficacité thérapeutique de la molécule.
Bénéfices attendus
Aucun traitement curatif n'existe actuellement pour le traitement des tauopathies, ensemble de maladies neurodégénératives caractérisées par l’accumulation dans les neurones d’agrégats toxiques de la protéine Tau, et dont la plus connue est la maladie d'Alzheimer. Cette étude intervient dans le développement de nouvelles thérapies pour ces pathologies n'ayant montré que peu d'effet lors des essais cliniques. Ce projet permettra de définir l’action d’une nouvelle classe de composés à visée thérapeutique sur les tauopathies en étudiant leurs paramètres pharmacocinétiques et de biodistribution dans un organisme entier afin de pouvoir initier la mise en place d’un premier dossier clinique pour démarrer des essais cliniques chez l’humain.
Procédures
Un opérateur spécialisé réalisera une injection (30 secondes) sur animal sous anesthésie gazeuse ou une administration orale (30 secondes) sur un animal vigil. Un seul prélèvement de sang (1 minute) sera réalisé par animal sous analgésie et anesthésie chimique générale puis les animaux seront mis à mort par exsanguination afin de prélever les différents organes.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables relatifs à la manipulation sont potentiellement une douleur au niveau du site d’injection ou un stress lié à la contention des animaux lors de l’administration orale.
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés à l’issue de la procédure car l’étude de la biodistribution de la molécule nécessite de prélever les organes.
Remplacement
De premières manipulations réalisées en laboratoire sur des cellules de neurones ont permis de diminuer les taux des protéines impliquées dans le développement la maladie d’Alzheirmer. Cependant, la maladie d’Alzheirmer est une maladie humaine et la souris est la seule espèce mammifère qu’il est possible de modifier génétiquement pour qu’elle exprime cette maladie, il est donc indispensable d’utiliser ces animaux pour développer des médicaments utilisables chez l’homme par la suite.
Réduction
Les résultats sont considérés comme statistiquement significatifs à partir de 5 rongeurs par type d’analyse. Pour l’étude des tissus par imagerie, nous avons réduit au strict nécessaire le nombre d’animaux par groupe (n=10 : 5 mâles et 5 femellesDe plus, dans le but de réduire le nombre d'animaux, seule la dose de la molécule et la voie d’administration optimales sélectionnées à l’issu des expériences sur les souris saines seront testées sur les souris développant la maladie d’alzheimer.
Raffinement
La douleur engendrée lors des administrations est de courte durée et limitée par l’utilisation d’une anesthésie gazeuse lorsque cela est possible. Les prélèvements présentent une douleur potentiellement plus importante, ils seront donc réalisés sous analgésie et anesthésie chimique générale. Bien qu’il n’y ait pas, à priori, de douleur, souffrance et angoisse associées à l’administration des composés, les animaux seront sous surveillance accrue durant les 24H de la manipulation et donc au moment même de l’apparition du moindre problème.
Choix des espèces
La tauopathie est une maladie humaine et la souris est la seule espèce mammifère qui peut être modifiée génétiquement pour modéliser la maladie d’alzheimer. (Ce modèle est disponible chez les éleveurs agréset est reconnu par la communauté scientifique, il a déjà été utilisé dans de nombreux projets scientifiques et est bien caractérisé. Les études de pharmacocinétique seront réalisées chez la souris, portant un fond génétique proche des souris porteuses de la maladie. Nous utiliserons des souris adultes car dans ce modèle la phase précoce de la tauopathie, apparaît entre 2,5 à 4 mois. Le projet prévoit l'utilisation des 2 sexes (même nombre d'animaux dans les deux sexes), la tauopathie étant décrite pour se développer de manière légèrement différente chez les mâles et les femelles dans le modèle.
Régulation épigénétique de l’expression du récepteur de la LH dans les cellules de la granulosa : évaluation du rôle de la lysine déméthysase KDM1A
- Recherche fondamentale
- Système urogénital
58 souris femelles vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection quotidienne sous anesthésie locale cinq jours sur sept pendant un mois, avant que leurs ovaires soient prélevés. Le porteur étudie une protéine qui modifie l'ADN et son rôle dans l'expression d'un récepteur qu'il qualifie d'"indispensable" à la fertilité, les applications thérapeutiques restant renvoyées au long terme. Il affirme qu'aucun modèle cellulaire ne reproduit la complexité de l'ovaire au cours du cycle.
Objectifs
La fertilité de la femme est régulée par des hormones qui vont agir au niveau de différentes cellules de l’ovaire en se fixant sur des molécules spécifiques qu’on appelle des récepteurs. La régulation de l’expression de ces récepteurs au cours du cycle est cruciale pour assurer la fertilité de la femme. Des modifications de l’ADN au niveau des gènes de ces récepteurs permettent de réguler leur expression mais les protéines impliquées dans ces modifications ne sont pas connues. Au laboratoire nous avons observé une expression aberrante d’un récepteur normalement exprimé dans l’ovaire, dans des tumeurs de la glande surrénale. Nous avons montré que cette expression anormale est liée à l’absence d’une protéine spécifique qui est capable de modifier l’ADN. Cette protéine est aussi présente dans les cellules de l’ovaire qui expriment un récepteur nécessaire à la fertilité mais son rôle n’est pas connu. L’objectif de ce projet est de déterminer si dans l’ovaire, cette protéine qui modifie l’ADN permet la régulation de l’expression d’un récepteur nécessaire à la fertilité.
Bénéfices attendus
L’inhibition pharmacologique de l’activité de la protéine qui modifie l’ADN va permettre le tester l’hypothèse de son implication dans l’ovaire dans la régulation de l’expression du gène d’un récepteur indispensable à la fertilité chez la femme. A ce jour les molécules impliquées dans ce processus ne sont pas connues. A plus long terme, cela pourra ouvrir sur des stratégies thérapeutiques dans des pathologies où l’expression de ce récepteur est altérée comme dans certaines formes de syndrome des ovaires polykystiques (SOPK).
Procédures
Les animaux recevront une injection sous anesthésie locale d’une durée de 2 min 5 jours/7 pendant 30 jours.
Impact sur les animaux
La manipulation quotidienne des animaux pour les injections (5 jours/semaine) pourra générer un stress. Pour le limiter, l’injection sera réalisée par un personnel expérimenté avec du matériel stérile afin d’éviter les complications associées à ce geste, et sous anesthésie locale par crème lidocaïne. Une prise de poids en fonction de l'âge moins importante pourra être observée dans le groupe de souris recevant le traitement (nous estimons cette différence entre 10 et 20 % par rapport à un animal recevant un placebo).
Devenir
A l’issu de la procédure, tous les animaux seront euthanasiés et les ovaires seront prélevés pour les différentes expérimentations.
Remplacement
L’ovaire est un système complexe composé de cellules de la reproduction et d’autres cellules qui communiquent entre elles. Il n’existe pas de modèle cellulaire qui permette de reproduire ce qui se passe dans l’ovaire. Le récepteur nécessaire à la fertilité que nous étudions est exprimé dans différentes cellules de l’ovaire en fonction du cycle. Notre étude nécessite d’étudier la temporalité de l’expression de ce récepteur et de la protéine qui modifie l’ADN en fonction du cycle. Il n’est donc pas possible d’utiliser une lignée de cellulaire.
Réduction
Il est essentiel d'utiliser le plus petit nombre d'animaux possible sans nuire à la fiabilité des résultats. Une réflexion biostatistique a donc été intégrée à la construction du projet. En utilisant un calcul de puissance, nous avons déterminé le nombre minimum d’animaux nécessaires par groupe pour avoir des résultats exploitables statistiquement. Ce nombre minimal est de 12 animaux/groupe pour la procédure. Nous limitons ainsi le nombre d’expériences et de souris.
Raffinement
- Les conditions d’élevage et d’hébergement seront appropriées pour réduire la douleur, la souffrance, l’angoisse ou les dommages durables que pourraient ressentir les animaux : cages adaptées à l’animal et à sa taille en maintenant les animaux par deux minimums dans chaque cage, et par enrichissement du milieu par copeaux de bois/tunnel en carton et cabanes. * Souris : 5 animaux par cage au maximum - Les animaux seront observés quotidiennement par les membres qualifiés de l’animalerie et les responsables du projet afin de ne pas méconnaître les points limites précoces qui ont été définis. - Les animaux seront pesés de façon hebdomadaire pour vérifier l’innocuité du traitement - Une anesthésie locale par crème lidocaïne sera utilisée pour les injections IP.
Choix des espèces
La souris est un animal dont les étapes de la physiologie ovarienne sont bien établies. Les souris femelles seront utilisées à 8 semaines, un stade où elles sont pubères et où tous les stades de développement folliculaire seront présents dans l’ovaire.
Rôle du système rénine-angiotensine au cours de la spermatogenèse chez un modèle murin
- Recherche fondamentale
- Système urogénital
94 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Les souriceaux subissent l'amputation d'une phalange pour identification, puis les mâles une hémicastration sous anesthésie avant une mise à mort par perfusion d'un fixateur sous anesthésie profonde. Le porteur étudie le rôle d'un gène dans la spermatogenèse et attend une stérilité des mâles mutants, qu'il présente comme non douloureuse. Il affirme que ce système physiologique complexe rend le remplacement par un modèle in vitro "impossible".
Objectifs
Le système rénine-angiotensine (SRA) est un système hormonal connu principalement pour son rôle dans le maintien de la pression artérielle. Des travaux ont néanmoins démontré l’implication du SRA dans d’autres processus biologiques, comme par exemple la spermatogenèse. Le SRA met en jeu ATP6AP2, qui est une protéine trans-membranaire essentielle au développement embryonnaire et au fonctionnement de nombreux organes. Chez l’Homme, le gène Atp6ap2 est exprimé dans le testicule ; il l’est également chez la souris dans les cellules de Sertoli (les cellules somatiques du testicule). Nous avons observé que l'expression de Atp6ap2 est diminuée suite à l'altération de la voie de signalisation de l'acide rétinoïque. Le gène Atp6ap2 pourrait donc être contrôlé par l’acide rétinoïque et jouer un rôle primordial dans la spermatogénèse. Nous proposons d’utiliser une approche génétique pour comprendre le rôle du gène Atp6ap2 dans la spermatogenèse. Nous créerons pour cela une lignée de souris mutantes dans laquelle nous inactiverons ATP6AP2 dans les cellules de Sertoli. Les souris mutantes seront porteuses d’une mutation spécifique des cellules de Sertoli affectant uniquement le fonctionnement testiculaire et leurs contrôles seront des souris dans lesquelles le gène codant ATP6AP2 est normal. Les protocoles mis en œuvre permettront une analyse phénotypique morphologique et moléculaire. Les observations ainsi obtenues permettront d’identifier le rôle d’Atp6ap2 dans l’altération de la voie de signalisation de l’acide rétinoïque.
Bénéfices attendus
Ce projet augmentera nos connaissances quant au rôle de l’acide rétinoïque et à celui du système SRA dans la physiologie du testicule et la différenciation des spermatozoïdes. Chez l’Homme, des altérations du système rénine-angiotensine sont associées à un risque accru de maladies cardiovasculaires, de retard mental, ou d’épilepsie. L’identification et la caractérisation d’un phénotype testiculaire supplémentaire ainsi qu’un lien avec la voie de signalisation de l’acide rétinoïque, pourrait mieux faire comprendre l'étiologie des maladies liées au SRA ce qui pourrait potentiellement améliorer le diagnostic, le traitement ou le développement de thérapies.
Procédures
Toutes les interventions décrites ci-dessous nécessitent d’immobiliser les souris avec la main (contention non traumatisante de 20 à 30 secondes). - Phalangectomie (avant l’âge de 10 jours) sur animaux vigiles pour identifier les animaux et prélever la biopsie. Réalisée 1 fois dans leur vie. - Administration d’une molécule (à 8-10 semaines) pour suivre l’évolution d’une cellule (traceur). Réalisée 1 fois dans leur vie. - Administration d’analgésique (15 minutes avant l’hémicastration). Réalisée 1 fois dans leur vie. - Hémicastration (2 heures après l’administration de traceur). Anesthésie gazeuse de l’animal dans une boîte à induction en plexiglas puis sous un masque (narcose en 2 à 3 minutes). La chirurgie (incision/prélèvement/suture) prend 10 minutes. Reprise de l’activité normale généralement observée en 15 minutes. - Administration de sérum physiologique (post-chirurgie). Réalisée 1 fois en fin de chirurgie. - Administration d’analgésique (post-chirurgie). Réalisée 1 fois par jour pendant 3 jours maximum. - Administration d’anesthésique/analgésique (à partir de l’âge de 8 jours) en dose létale pour perfuser un fixateur histologique. Etape finale réalisée 9 ou 18 jours après l’hémicastration. Les souris sous anesthésie générale profonde en moins de 5 minutes. La perfusion (10 minutes) résulte en la mort de l’animal.
Impact sur les animaux
Nous allons générer des souris porteuses d’une mutation restreinte à un type cellulaire du testicule et aucun phénotype dommageable n’est attendu ; le phénotype attendu se limitant à une stérilité non obstructive chez les mâles (Atp6ap2Ser-/Y). La phalangectomie qui sera réalisée pour identifier et génotyper les animaux sera réalisée avant l’âge de 10 jours (âge en dessous duquel les fibres nerveuses sont non myélinisées). Au cours du projet, nous privilégierons, dès qu’elles seront disponible, des techniques d’identification moins invasives et adaptées à une identification précoce de nos modèles d’étude. L’administration de substances (traceur cellulaire, anesthésique, sérum physiologique ou analgésique) entraine une douleur équivalente à celle de l’introduction d’une aiguille sous la peau. En ce qui concerne l’hémicastration, elle entraîne une douleur équivalente à une chirurgie avec laparectomie et sera donc réalisée sous anesthésie et analgésie. Elle peut également entrainer une douleur les jours qui suivent mais aussi une perte hydrique, une sécheresse oculaire, une perte de poids et une hypothermie.
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés en fin de procédure pour prélever les testicules.
Remplacement
Notre étude vise à élucider la fonction testiculaire d’un gène impliqué dans le système hormonal rénine-angiotensine, dans le système physiologique complexe qu’est la spermatogénèse. Celle-ci faisant intervenir plusieurs types cellulaires, seule une approche expérimentale utilisant le modèle animal permettra de répondre à nos questions. Le remplacement par un système in vitro (1er R de la règle des 3R) est impossible.
Réduction
Le nombre d’animaux requis est calculé au plus juste pour satisfaire aux exigences de réduction du nombre d’animaux utilisés tout en assurant la qualité des résultats obtenus et la robustesse de leur validité statistique. A chaque stade de la spermatogénèse, nous comparerons et analyserons 3 mâles contrôles et 3 mâles mutants pour les analyses morphologiques ainsi que 10 mâles contrôles et 10 mâles mutants pour les analyses moléculaires. La stratégie des accouplements permet d’obtenir la moitié des animaux contrôles et l’autre moitié des animaux mutants. Etant donné que notre travail porte sur l’étude de la spermatogenèse, seuls les mâles serviront pour l’expérimentation. Les deux testicules seront le plus souvent fixés différemment et utilisés pour deux voire trois types d’analyses, ce qui répond parfaitement à une réduction du nombre d’animaux en accord avec le 2e R de la règle des 3R.
Raffinement
Dans le souci du bien-être des animaux, une surveillance de leur état de santé et des soins appropriés (analgésie) seront réalisés si nécessaires. Dans le cadre de souffrance ou d’altération du comportement des animaux des mesures correctives nécessaires seront prises rapidement en concertation avec les responsables de la structure du bien-être animal (SBEA) et le vétérinaire. Les animaux générés sont mutés dans les cellules de Sertoli du testicule ce qui n’induit aucune souffrance car le phénotype attendu se limite en une stérilité des mâles. La douleur due à la biopsie de phalange pour identification des animaux est minimisée car elle sera réalisée avant l’âge de 10 jours après la naissance, âge auquel les fibres nerveuses sont non myélinisées et les doigts des souriceaux sont séparés. Nous prendrons aussi soin de n’amputer que la phalange distale d'au maximum un doigt par patte hormis le pouce. Lors du recours à l’hémicastration, la douleur générée sera minimisée par l’administration d’un analgésique en amont de l’acte chirurgical. L’animal sera surveillé durant sa phase de réveil et placé dans une litière propre additionnée d’un nid en fibres végétales sur une plaque chauffante afin de faciliter sa thermorégulation et dans le but de diminuer son stress. Pour faciliter sa réhydratation une injection de sérum physiologique sera réalisée à la fin de la chirurgie et de la nourriture sous forme de gel sera mise à disposition au fond de la cage si nécessaire. Le raffinement (3e R de la règle des 3R) est donc appliqué dans notre projet.
Choix des espèces
La petite taille de la souris, ses nombreuses ressemblances génétiques avec l'Homme, et les facilités de modification de son génome, fait d’elle un excellent modèle pour appréhender la physiopathologie des maladies humaines. Nous avons choisi une approche de génomique fonctionnelle pour laquelle la souris est particulièrement bien adaptée (possibilité de réaliser des mutations dans le génome : temps de génération court ; génome connu, outils moléculaires). D’autre part la souris possède 99% d’identité de gènes avec l’Homme, et les mécanismes cellulaires à l’œuvre et impliquant le système rénine-angiotensine sont conservés chez l’Homme. La spermatogenèse est un processus de différenciation et de maturation qui se met en place depuis la naissance jusqu’à l’âge adulte et qui continue d’évoluer quand la souris vieillit. Il est donc nécessaire d’étudier si toutes les étapes se déroulent correctement et à un rythme normal. Nous analyserons pour cela des animaux à différent stades (10, 15, 20, 25, 35 jours 8-10 semaines et 1 an).