Poissons
Comportement olfactif du poisson cavernicole aveugle
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système nerveux
1 920 poissons cavernicoles aveugles, encore au stade larvaire, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, tous tués à l'issue pour l'étude de leur cerveau. Mis à jeun 72 heures puis isolés, ils sont exposés à une odeur alimentaire pendant trente minutes, quatre jours de suite, 1 440 élevés en lumière normale et 480 dans le noir. Le porteur attend de ces observations une meilleure compréhension des mécanismes évolutifs qui permettent à des animaux non-humains de survivre à un changement brutal d'environnement, sans autre retombée annoncée. Sur le remplacement, il écrit en une phrase que les comportements étudiés sont non prévisibles et que le recours à l'animal est "requis par définition".
Objectifs
Ce projet vise à comprendre comment certaines composantes biologiques participent à la modification du système nerveux central et des comportements qu’il gouverne dans le cadre de l’adaptation à des changements d’environnement.
Bénéfices attendus
Grâce aux résultats que nous espérons obtenir nous pourrons mieux comprendre les mécanismes évolutifs et biologiques qui seuls ou combinés permettent à des animaux de survivre à un changement brutal d'environnement (lumière, température, nourriture) puis comment au cours de l’évolution ces mêmes animaux deviennent adaptés à ce nouvel environnement.
Procédures
Test de comportement olfactif : animaux vigiles mis en présence d’une odeur alimentaire pendant 30 minutes, 4 jours de suite sur 1440 animaux élevés en condition normale et sur 480 animaux élevés dans le noir.
Impact sur les animaux
Nuisance 1 : Mise à jeun. Les alevins sont à jeun 72 heures. Pas d'effets indésirables attendus car les poissons supportent naturellement la mise à jeun. Nuisance 2 : Isolement. Une étude précédente montre que le niveau de cortisol des poissons après changement d'environnement et isolement revient à la normale après 24 heures. Nous effectuons une acclimatation de 3 jours pour que le jour du test, le niveau de stress de l'alevin soit au niveau basal. L'effet indésirable attendu est l'augmentation du stress pendant 24 heures suivi d'un retour à la normale.
Devenir
Dans les deux procédures les alevins sont euthanasiés pour études neuranatomique post-mortem.
Remplacement
Remplacement : Les comportements étudiés dans ce projet sur des poissons adaptés à des milieux différents sont non prévisibles, notre projet nécessite donc une approche in vivo.
Réduction
Réduction : afin de réduire les nombres nous utiliserons des tests statistiques non paramétriques qui permettent d’obtenir des résultats fiables avec moins d’animaux. Les tests d’observation du comportement étant non invasifs nous utiliserons les mêmes animaux dans différents tests de comportement ce qui contribuera aussi à réduire le nombre d'animaux utilisés. Nous ne nous attendons pas à observer des signes de souffrance autre que parfois un stress lié au changement d’aquarium. Cependant, nous suivrons les signes de stress éventuels des animaux et procéderons si nécessaire à une interruption de l’expérience
Raffinement
Raffinement : nous avons mis en place des conditions d’observation du comportement qui visent à minimiser au maximum le stress des animaux : ni contention humaine, ni immobilisation, ni contrainte dans un espace réduit.
Choix des espèces
Nous souhaitons décrire et quantifier des comportements animaux. Le recours à l'animal est requis par définition. De part l'existance des deux éco-morphotypes de cette espèce de poisson est un modèle idéale pour étudier l'évolution du système nerveux. Le système olfactif est complètement développé à partir de 4 semaines. Avant ce stade, les seuils de détection olfactifs sont très variables d'un individu à l'autre ce qui complique l'interprétation du comportement de réponse aux odeurs. Cependant la transparence des larves de 4 semaines rend difficile la détection des larves par un logiciel de tracking or à 6 semaines, les larves sont détectées. Nous étudions donc le comportement des larves de 6 semaines car les seuils de détection sont moins variables et les larves sont bien détectées par un logiciel de suivi de la locomotion.
Effet direct et transgénérationnel de la température sur la différentiation sexuelle du poisson zèbre
- Protection de l’environnement
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système urogénital
Pour comprendre comment la température fait basculer le sexe des poissons, 920 poissons zèbres sont élevés à des températures modifiées puis tués, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Le porteur ne décrit ni chirurgie ni prélèvement sur animal vigile : les atteintes tiennent à l'enrichissement limité, à la vie en milieu contraint et aux variations de température imposées. Les individus sont analysés à cinq stades, de l'œuf fécondé au poisson adulte de 135 jours, pour établir le sex-ratio de chaque groupe. La mise à mort sert à cette détermination et à constituer une banque d'échantillons, dans un projet rattaché à la protection de l'environnement naturel.
Objectifs
Bien que le sex-ratio représente un paramètre démographique simple et basique, il fournit une information essentielle sur le futur potentiel reproducteur d'une population et donc, sur sa viabilité. Chez la plupart des espèces, le sex-ratio est approximativement de 1:1 (ie autant de mâles que de femelles). Cependant, ce dernier peut être biaisé sous l’effet de facteurs environnementaux. Depuis plusieurs décennies les scientifiques alarment sur le fait que le changement global entraine des biais dans les sex-ratios des populations. L’exemple le plus frappant est celui de la température chez les tortues. Chez la plupart des tortues, la détermination sexuelle (le fait de devenir mâle ou femelle) est dépendante de la température d'incubation des œufs. En-dessous d’un certaine température d'incubation, des bébés mâles sortent de leurs œufs ; au-delà, ce sont des bébés femelles. Ainsi, avec le réchauffement climatique, on observe une féminisation progressive des populations de tortues et on estime que d’ici 2100, le sex-ratio de certaines populations atteindra 93 % de femelles, ce qui risque de mener à l’extinction de l’espèce. Si l’on suspecte que beaucoup de facteurs peuvent agir sur la détermination sexuelle et biaiser les sex-ratios des populations chez les reptiles, amphibiens et poissons, les mécanismes sous-jacents demeurent inconnus. Comprendre ces mécanismes revêt une importance cruciale et constitue un défi de longue date en biologie avec des implications importantes pour les populations et la biodiversité. Nous avons récemment mis en évidence chez le poisson zèbre (Danio rerio) que la température, les radionucléides ou le cadmium (un métal non essentiel issu de l’extraction minière) peut entrainer de manière directe ou à la génération suivante des biais importants dans le sex-ratio des populations. Le présent projet a pour objectif d’apporter des données nouvelles sur le déterminisme sexuel sous influence environnementale chez cette espèce en étudiant plus particulièrement les effets d’une hausse des températures et en étudiant à la fois les effets directs et transgénérationnels. L’objectif à terme sera de développer un outil moléculaire (basé sur des modifications épigénétiques) permettant d’apprécier l’effet de divers facteurs en lien avec l’activité humaine (réchauffement, pollution chimique, lumineuse ou sonore, …) sur la détermination sexuelle et le sex-ratio des populations en utilisant le danio comme modèle de poisson.
Bénéfices attendus
Les preuves s’accumulent pour démontrer que le changement global affecte le sex-ratio des populations sauvages de poissons, reptiles et amphibiens, fragilisant et menaçant ainsi le futur des espèces. Si de nombreux facteurs environnementaux ont été identifiés comme affectant le processus de différentiation sexuelle (ie le fait de devenir mâle ou femelle), les mécanismes biologiques sous-jacents demeurent largement inconnus. Les résultats obtenus permettront d’acquérir des données nouvelles et originales sur (i) l’impact de l’environnement dans le processus de différentiation sexuelle chez les poissons (ie le fait qu’un poisson devienne mâle ou femelle au cours de son développement précoce), (ii) l’évolution des mécanismes impliqués dans la différentiation sexuelle et (iii) sur comment l’expérience environnementale vécue par les parents peut affecter le sex-ratio de leur descendance (appelé sex-ratio à la naissance et qui correspond à la proportion de mâles et de femelles dans une ponte). In fine, la compréhension des mécanismes impliqués dans le sex-ratio à la naissance permettra le développement d’outils moléculaires permettant d’évaluer et prédire l’impact des facteurs environnementaux, notamment une hausse des températures et des contaminants, sur le sex-ratio des populations (effet reprotoxique et perturbateur endocrinien). Alors que la majorité des outils utilisés à l’heure actuelle pour évaluer l’impact des activités humaines sur l’environnement ne donnent que peu d’indications sur l’état de santé des animaux et reflètent une exposition/effet à un instant donné, un tel outil permettrait (i) de relier un évènement moléculaire à un effet à l’échelle de l’individu (sexe) et de la population (sex-ratio), un défi de longue date en biologie et (ii) d’évaluer de potentiels effets transgénérationnels, ie effets à long terme sur les populations (en rupture par rapport aux approches classiques).
Procédures
Pas de prélèvement sur animaux vigiles, pas de procédure chirurgicale
Impact sur les animaux
Enrichissement limité, Vie en milieu contraint, Variation de la température
Devenir
L'ensemble des individus seront euthanasiés à l'issue de l'expérience pour analyse, détermination du sex-ratio des populations et création d'un banque d'échantillons.
Remplacement
Le présent projet a pour objectif majeur de développer des outils permettant d’évaluer et prédire l’effet de divers facteurs environnementaux (une hausse de la température étant étudié comme facteur masculinisant) sur le processus de détermination sexuelle chez le poisson et conjointement sur le sex-ratio des populations ainsi que de comprendre et décrire les mécanismes moléculaires sous-jacents. Un tel projet ne peut s’effectuer sur des modèles in vitro.
Réduction
Le sex-ratio pouvant fortement varier d’une famille à une autre (effet génétique) et d’un aquarium à un autre (effet environnemental), notre étude nécessite de recourir à au moins 3 aquariums et 3 familles par condition expérimentale pour obtenir des résultats scientifiquement pertinents et statiquement exploitables. Par ailleurs, une augmentation de la température entrainant une masculinisation de la population (90 % des poissons élevés à la plus forte température seront des mâles), le nombre de poissons utilisé correspond au minimum d’individus nécessaires pour obtenir un nombre suffisant de femelles matures pour assurer les analyses ( n = 6 par condition) et la reproduction.
Raffinement
La qualité de l’eau est un point fondamental pour assurer le bien-être des poissons. Les conditions d’élevage seront optimales. Chaque aquarium sera équipé d’une pompe assurant la filtration mécanique et biologique. La température et le pH seront suivis quotidiennement. Le bullage dans les unités sera contrôlé visuellement et quotidiennement. Les individus seront nourris 3 fois par jour afin de nourrir les poissons ad libitum tout en conservant une bonne qualité de l'eau (en évitant l'accumulation de nourriture non consommée dans les aquariums). En accord avec les préconisations et les études réalisées chez le poisson zèbre, l’enrichissement reposera sur (i) le maintien des individus en groupe (le danio étant un poisson grégaire), (ii) l’utilisation de photos de graviers placés sous les aquariums afin de créer un substrat et (iii) l’utilisation d’aliments vivants (les animaux seront nourris quotidiennement avec des artémies vivantes). Pendant toute la durée de l’expérimentation, des observations quotidiennes permettront de suivre l’état de santé des individus. Les potentielles atteintes au bien-être des animaux seront évaluées par des modifications comportementales et physiques en utilisant une grille de score. Dans le cas où les animaux présenteraient des signes de stress, la fréquence des observations serait augmentée. Dans le cas où plusieurs individus seraient affectés en même temps, un vétérinaire serait immédiatement contacté. En cas de signe de souffrance ou de prolongement de comportements anormaux, les individus seront euthanasiés.
Choix des espèces
Le poisson zèbre (Danio rerio) est utilisé comme modèle biologique en recherche depuis de très nombreuses années. Ainsi, il existe beaucoup de littérature et de protocoles disponibles pour assurer son élevage et le maintien du bien-être des animaux. Dans le cas particulier de notre projet, les avantages du Danio sont : (i) il présente une fécondité élevée, un temps de génération rapide (3,5 mois) et une petite taille (3.5 cm à l’âge adulte), ce qui en fait un modèle idéal pour des études transgénérationnelles ; (ii) il possède un génome complètement séquencé et de haute qualité, ce qui en fait un modèle idéal pour des études de génétique et d’épigénétique et (iii) il est facile d'identifier le sexe des individus par des caractères sexuels externes à l'âge adulte ce qui en fait un modèle idéal pour des études sur la détermination du sexe. Pour répondre à nos objectifs de recherche, des individus adultes mâles et femelles ainsi que des juvéniles (sexe encore non établi) seront étudiés. En effet, chez le danio, l’ensemble des individus sont initialement femelles et présentent des ovocytes non matures de l’âge de 11 à 21 jours (post fertilisation). Entre les jours 21 et 50, en fonction de la génétique, de l’environnement ou de l’expérience environnementale vécue par les parents, ces ovocytes vont, soit se maintenir, soit dégénérer, permettant le développement de spermatozoïdes et donc de mâles. Après le 50ème jour de vie, le sexe est fixé et tout inversion est impossible. Afin de balayer la période de détermination sexuelle (appelée fenêtre critique), les individus seront analysés à J0 (œufs fécondés, pour analyser la relation parents-enfants), J18 (juvéniles femelles), J25 (début de la différentiation sexuelle), J40 (juvéniles mâles ou femelles) et J135 (adultes matures mâles et femelles).
Evaluation de la franchissabilité piscicole de passes à poisson par télémétrie RFID
- Protection de l’environnement
Autres poissons : 250
Capturés dans la rivière où ils vivent, 150 truites et 250 anguilles, chevesnes et vandoises vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis remis à l'eau. Chacun reçoit une marque RFID implantée dans la cavité ventrale par une incision au scalpel d'une à deux minutes, sans que l'anesthésie employée soit précisée. Le suivi doit établir si deux passes à poissons récemment construites sont franchissables, un maître d'ouvrage et des riverains attendant de constater le gain écologique des travaux. Le porteur prévoit de tuer par surdosage d'anesthésiant tout poisson qui, dix minutes après le marquage, ne retrouve ni respiration régulière ni nage stable.
Objectifs
L'objectif du projet est de suivre par télémétrie passive RFID (marquage de poissons avec des petits tags sans batterie, qui sont détectés individuellement lors du passage dans une antenne) un contingent de poissons marqués, afin d'évaluer l'efficacité (franchissement) de passes à poissons (dispositif permettant aux poissons effectuant des migrations dans les rivières, de contourner ou franchir un obstacle comme un barrage ou un seuil, afin d’atteindre l’amont de la rivière pour grandir et/ou se reproduire) récemment aménagées dans une rivière.
Bénéfices attendus
La conception et la réalisation des passes à poissons à mobiliser d'énormes moyens et suciter l'intérêt des habitants des communes concernées. Aujourd'hui, les travaux sont terminés et l'ensemble des parties prenantes (riverains, maître d'Ouvrage, services de l'état, police de l'environnement) souhaite pouvoir constater l'efficacité réelle de ces dispositifs, et ainsi acter le gain écologique permis grâce à la réaliser de ces travaux ambitieux. L'observation de bons taux de franchissement par les poissons marqués permettra de confirmer la fonctionnalité des dispositifs et servira de "vitrine" pour la réalisation de projets similaires dans la Région, l'efficacité de ces derniers étant parfois contestés sans réels fondements.Les deux dispositifs de franchissement étudiés sont aménagés sur un linéaire d’environ 350 m : 1/Une passe à ralentisseurs d’une longueur de 7,80 m et 2/ Une passe à bassins successifs d’une longueur de 87 m et composée de 25 bassins Ces deux dispositifs ont été conçu pour correspondre théoriquement aux exigences de franchissement des différentes espèces piscicoles étudiées (capacité de saut, vitesse de sprint, vitesse d’endurance), cependant on s’aperçoit couramment grâces aux suivi télémétrique (de type RFID comme celui qui va être mis en place) qu’elles restent parfois sélectives. Des reprises d’aménagement peuvent alors être suggérées pour optimiser leur fonctionnalité (gestion des débits entrants, concentration de l’attractivité, reprise de génie civil…).
Procédures
Marquage intra-ventrale par inscicion au scalpel. Une seule fois par poisson. La durée de la chirurgie est estimée entre 1 et 2 min maximum.
Impact sur les animaux
La marque PIT-tag est relativement petite mais reste intrusive car implantée dans la cavité ventrale. Ce sont des marques biocompatibles totalement conçues pour ce type de marquage. Le poisson marqué doit respecter un poids minimal en fonction du poids du tag, afin de s’assurer qu’aucune modification comportementale ne sera susceptible d’entrainer des biais.Le poids du tag ne doit pas dépasser 2% du poids du poisson. Le dépassement du poids d’une marque supérieure à 2% du poids total du poisson peut entrainer des modifications comportementales (inhibition de la migration, de la reproduction) et/ou affecter les capacités de nage de l’individu.
Devenir
Poissons remis en liberté dans la rivière pour pouvoir réaliser le projet (étude de la franchissabilité des passe à poissons).
Remplacement
Afin d'étudier les espèces cibles (poissons concernés par le besoin de migration entre l'aval et l'amont sur la rivière), il est nécessaire d'étudier directement les espèces présentes dans le milieu. Chaque espèce cible doit être étudiée, car chacune posséde ses propres capacité de franchissement des dispositifs (vitesse de sprint, capacité de saut...).
Réduction
Afin d'optimiser le nombre de poissons marqués, nous nous sommes inspirés d'autre suivi télémétriques réalisés par notre bureau d'études, ou des partenaires. Il ressort ainsi qu'en fonction des suivis, 20 à 40% des poissons marqués franchissent les dispositifs de montaison si ces derniers sont fonctionnels. Ainsi, afin d'obtenir un échantillon statistiquement robuste de 30 truites et 30 anguilles franchissant, nous avons fixé un objectif de 150 poissons pour ces espèces (objectif de 20% de "migrants"). Pour les chevesnes et les vandoises, cet objectif a été revu à la baisse (50 poissons) car il s'agit ici d'espèce accompagnatrices jugées non prioritaires, mais pertinentes pour enrichir l'analyse de la franchissabilité des différentes passes.
Raffinement
Afin d'optimiser la méthodologie de marquage, nous avons choisi d'utiliser des PIT-tag de 23mm, alors qu’il existe des tags plus intrusifs mais avec une meilleure détectabilité par les antennes. Nous considérons que le gain de détectabilité par les antennes est négligeable au regard du poids et de la taille supplémentaire de tag à supporter par les poissons. Nous avons optimisé notre atelier de biométrie/marquage/réveil afin de garantir que les poissons seront manipulés le moins de temps possible, afin qu'il puisse rejoindre la rivière au plus vite. Nous utilisons également des dispositifs de viviers obscurci avec couvercle, afin de limiter le stress des poissons au maximum. Des opérateurs aguerris à la prise de note et à la gestion des poissons seront affectés à l’assistance des opérateurs responsables du marquage des poissons. En cas de difficulté de reprise d’activité comportementale normale d’un poisson dans le vivier après marquage au-delà de 10 minutes (pas de reprise régulière d’activité operculaire, incapacité du poisson à retrouver un comportement de nage régulier, à se tenir droit sans basculement sur le flanc), une mise à mort par surdosage progressif d'anesthésiant (solution de méthane-sulfonate de tricaïne MS-222) sera mis en application.
Choix des espèces
Il s'agit des espèces piscicoles naturellement présentes dans la rivière, il n'est donc pas pertinent d'utiliser un autre modêle biologique. Tous les poissons seront arrivés au stade d'adulte. Les truites, chevesnes et vandoises seront des reproducteurs, stimulant ainsi leur comportement de migration génésique et donc d'emprunt des dispositifs de franchissement. Les anguilles seront de taille supérieure à 300mm. En provoquant un effet "surdensitaire" au niveau du site de relâcher des poissons, l'objectif est de stimuler la dispersion des anguilles vers l'amont, afin qu'elles empruntent les dispositifs de franchissement.
Evaluation de la résistance de populations de bars communs d’élevage à des pathogènes
- Recherche appliquée
- Maladies animales
Des entreprises de sélection aquacole veulent classer leurs reproducteurs sur la résistance aux maladies. Pour cela, 6 330 bars communs juvéniles vont être utilisés, tous tués, dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à sévère. Ils sont infectés par le nodavirus ou par des bactéries du genre Vibrio, par injection intrapéritonéale sous anesthésie ou par bain, le porteur indiquant qu'il calibre la mortalité pour qu'elle atteigne 40 à 50 % du lot. Le gain annoncé, 2 à 10 % de survie supplémentaire par génération de sélection, se paie de la moitié d'un lot emportée par l'infection et du reste mis à mort faute de pouvoir le ramener en ferme.
Objectifs
Le premier objectif est de poursuivre l’évaluation de la résistance de populations commerciales de bars communs à un pathogène récurrent en pisciculture : le virus de l’encéphalopathie et de la rétinopathie (VER) ou nodavirus. L’évaluation de la résistance aux pathogènes doit en effet être menée sur plusieurs générations successives afin que la sélection sur ce caractère précis soit efficace et porte ses fruits. Les bars mâles et femelles étant sexuellement matures à partir de 2 à 3 ans et de 3 à 4 ans, respectivement, il faut au minimum une période de 3 à 4 ans pour tester 2 générations successives sachant qu’en complément, les entreprises de sélection génèrent de nouvelles cohortes chaque année pour leurs besoins de production. Le deuxième objectif est d’améliorer un protocole existant d’épreuve infectieuse par un agent bactérien. Le protocole actuellement utilisé prévoit une contamination par injection intrapéritonéale du pathogène, ce qui nécessite une anesthésie et une manipulation des animaux mais a également pour inconvénient de passer les muqueuses, qui représentent une barrière de protection contre les pathogènes. Ce projet vise à mettre en place un mode de contamination par bain (pathogène mis directement dans l’eau dans laquelle évoluent les animaux), ce qui permettrait de réduire le niveau de stress et de se rapprocher d’un mode de contamination naturel.
Bénéfices attendus
Les retombées attendues sont une amélioration de la santé et du bien-être des bars communs en élevages, une diminution de l’utilisation de médicaments et une optimisation de la représentativité du protocole d’infection bactérien. L’amélioration attendue de la survie est estimée entre 2 à 10% par génération de sélection en fonction de la composition des index de sélection et des pressions de sélection appliquées. L’index correspond au poids mis sur un caractère donné au moment de la sélection (qui porte sur plusieurs caractères différents) et la pression correspond au nombre d’individus sélectionnés. Les candidats à la sélection sont classés entre eux selon les performances de survie de leurs collatéraux challengés. Plus les individus sélectionnés sont bien classés, plus vite l’amélioration du caractère évolue.
Procédures
Il n'y a pas d'intervention prévue sur les animaux vigiles. Les animaux qui seront contaminés au moyen d’une injection intra-péritonéale seront anesthésiés au préalable. Chaque individu recevra une unique injection, d'une durée de moins de 10 secondes. La durée d'anesthésie ne devrait pas excéder 5 à 10 minutes par poisson, ceux-ci étant mis en bac de réveil dès l'injection réalisée.
Impact sur les animaux
Le projet consiste à infecter expérimentalement des poissons avec des pathogènes. Afin d'estimer de manière précise le degré de résistance des individus qui seront testés et de leurs familles, il est prévu de calibrer la mortalité induite pour obtenir une proportion de l’ordre de 40 à 50% du lot. Par ailleurs, dans l’objectif de comparer l’apparition des signes cliniques entre différents modes de contamination, une grille de points limites sera utilisée et adaptée. Les animaux qui atteindront un point limite supérieur ou égal à 4 seront mis à mort de manière compassionnelle.
Devenir
Il n'est pas prévu de réutiliser les animaux survivants dans de nouvelles procédures. Par ailleurs, du fait de la nature des essais réalisés et pour des raisons sanitaires, il n'est pas envisageable de transporter les animaux dans leur ferme d'origine. En conséquence, à la fin de chaque procédure, les animaux survivants seront mis à mort.
Remplacement
Il n'existe pas d'alternative in vitro pour ce projet. L'évaluation de la résistance d'individus à un pathogène à des fins d’amélioration génétique progressive de la population doit se faire sur des animaux vigiles capables de mettre en œuvre des systèmes de défense complexes (immunité).
Réduction
Pour répondre au 1er objectif, le nombre de poissons utilisé est réduit au minimum requis par les méthodes d'évaluation génétique. Le principe est que les individus testés dans le projet servent à évaluer et classer leurs collatéraux (frères/sœurs) restés en pisciculture et qui seront sélectionnés. De ce fait, le meilleur compromis doit être trouvé entre un nombre faible de poissons testés et une classification précise de leurs collatéraux en ferme. Pour l’objectif 2, Le nombre de poissons a été déterminé par une approche statistique pour observer une différence de proportion significative.
Raffinement
Les mesures de raffinement viseront à assurer des conditions optimales d’hébergement des animaux, à savoir, un volume d'eau adapté en circuit ouvert avec une oxygénation suffisante en fonction de la biomasse, un rythme jour/nuit naturel, la présence de suffisamment de congénères pour exprimer un répertoire comportemental riche, une distribution d’aliment deux fois par jour adaptée à leur stade de développement et l'intégration de couvercles sur une partie des bassins pour générer des zones d'ombres. Du fait de la nature des tests entrepris, la mort des poissons est une donnée attendue. Cependant, dans le but d'atteindre le 2nd objectif, les opérateurs mettront à mort de manière compassionnelle les animaux lorsque les points limites définis seront atteints.
Choix des espèces
Le bar commun (Dicentrarchus labrax) fait l’objet d’une forte production en France, notamment au sein d’écloseries pour des fins d’exportation. Ce poisson est par ailleurs particulièrement sensible aux pathogènes bactériens de genre Vibrio et au VER et des épisodes de maladies sont régulièrement constatées au sein de fermes aquacoles en mer, renforcés par les effets du changement climatique. Il s'agit d’une des espèces produites par les partenaires du projet pour lesquels les poissons sont testés. Les animaux testés sont des juvéniles de poids moyen entre 3 et 30g selon les essais. Les individus juvéniles sont sensibles aux pathogènes et en terme d'espace, leur petite taille permet de les étudier et de les infecter dans de bonnes conditions expérimentales.
Analyse des effets neuroprotecteurs et régénératifs de molécules à potentiel thérapeutique dans un modèle de lésion cérébrale chez le poisson zèbre (Danio rerio)
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour savoir si des composés anti-inflammatoires limitent la mort des neurones après une lésion du cerveau, 240 poissons zèbres jeunes adultes vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun est anesthésié, son télencéphale droit est lésé sous binoculaire et le composé testé est injecté directement au site de la lésion. Le porteur relève parmi les nuisances possibles un stress, une locomotion altérée, une difficulté à s'alimenter et la mort de l'animal. Ils sont tués à 24 heures pour les groupes où l'on cherche un effet protecteur, à 72 heures pour ceux où l'on cherche un effet régénérateur.
Objectifs
Les accidents vasculaires cérébraux et lésions cérébrales (ex : traumatismes crâniens) se positionnent parmi les premières causes de mortalité et handicap acquis. A l’heure actuelle, il n’existe aucun traitement thérapeutique permettant d’améliorer les mécanismes de récupération cérébrale et ainsi de diminuer la mortalité et le handicap. Lors d'un dommage cérébral, une neuroinflammation et un stress oxydant se mettent en place. Des molécules (lipides, acides phénoliques, protéines, complexes macromoléculaires) aux propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes sont connues pour exercer des actions neuroprotectrices en limitant l'inflammation et le stress oxydant. De plus, ces molécules peuvent aussi favoriser la plasticité cérébrale en favorisant la création de nouveaux neurones qui pourraient ainsi participer à limiter les dommages cérébraux et les handicaps qui en découlent. Le projet vise à étudier les effets d'une injection cérébrale locale de composés aux propriétés d'intérêts afin de déterminer s'ils sont en mesure de limiter la mort neuronale à la suite d'une lésion, de limiter l'inflammation, et de favoriser la neurogenèse (création de nouveaux neurones) et l'angiogenèse (création de vaisseaux sanguins). Dans, ce contexte, nous souhaitons utiliser le poisson zèbre qui est un modèle reconnu de plasticité cérébrale et de régénération du cerveau pour réaliser une lésion et injecter nos composés d'intérêts au moment de la lésion. Les sous-objectifs du projet sont de déterminer si 1) les composés limitent la mort cellulaire induite par la lésion, 2) les composés limitent la neuroinflammation, 3) les composés favorisent la régénération du cerveau en activant la neurogenèse. En résumé, le projet vise à tester le potentiel thérapeutique de différents composés lors de lésions cérébrales chez le poisson zèbre. Les connaissances qui en découlent pourraient permettre de trouver des voies thérapeutiques pour favoriser la réparation cérébrale chez le mammifère et donc chez l’Homme ayant subi un dommage cérébral (traumatismes crâniens/cérébraux, accidents vasculaires cérébraux, neurodégénérescence…).
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’investiguer si ces composés à viser thérapeutiques permettent effectivement de limiter la mort neuronale et de modulet l’inflammation (recrutement des microglies) et de favoriser les processus régénératifs (angiogenèse et neurogenèse). Cela permettra à termes d'envisager le déploiement de modèles précliniques de récupération cérébrale à la suite de lésions cérébrales sur des modèles précliniques d'AVC chez le rongeur (pour les molécules les plus prometteuses) avant d’envisager des thérapies chez l’Homme qui pourrait s’appliquer aux traumatismes crâniens, désordres neurodégénératifs, accidents vasculaires cérébraux.
Procédures
L'ensemble des animaux sera anesthésié et placé sous une binoculaire pour réaliser une lésion de l'hémisphère droit du télencéphale (partie du cerveau). Les animaux seront ensuite immédiatement microinjectés avec la solution contrôle ou avec les molécules au site de lésion. Les molécules que nous injectons sont suspectées avoir une activité thérapeutique, c'est à dire diminuer la taille de la lésion et favoriser la régénération du cerveau.
Impact sur les animaux
Les nuisances subies par l'animal sont - l'anesthésie - la lésion du télencéphale - l'injection concomittante à la lésion du composé ou de la solution contrôle (véhicule) sous aneshtésie. La procédure (lésion + injection) dure moins d'une minute. Le temps total d'anesthésie avant la phase de réveil est de moins de 5 minutes. Les nuisances possibles sont un stress, une locomotion altérée, une difficulté d'alimentation et éventuellement la mort de l'animal.
Devenir
A l'issue de la procédure de lésion et microinjection au niveau de la lésion, les animaux seront mis à mort à 24h ou 72h post-lésion/injection selon les groupes. Cela permettra d'étayer le possible rôle neuroprotecteur des molécules injectées (groupes 24h post-lésion/injection) et le rôle régénératif de ces dernières (groupes 72h post-lésion/injection).
Remplacement
La complexité des processus physiologiques se déroulant lors de la réparation cérébrale ne sont pas modélisables par des techniques in vitro. Les processus de réparation impliquent plusieurs types cellulaires: microglies, cellules immunitaires, cellules endothéliales (vaisseaux sanguins) et cellules souches neurales. De plus, plusieurs processus physiologiques se mettent en place lors de la réparation : hypoxie, inflammation, stress oxydatif, sécrétion de facteurs trophiques et neurotrophiques ainsi qu'endothéliaux. A l'heure actuelle, nous ne pouvons réaliser des procédures in vitro permettant d'intégrer l'ensemble de ces acteurs cellulaires et de signalisation. Néanmoins, l'ensemble des composés tester ont montré des propriétés d'intérêts in vitro (ex: anti-inflammatoires, antioxydantes, ou neuroprotectrices)
Réduction
Chaque expérimentation sera scindée en deux expériences indépendantes (2 x 5 animaux par groupe voire 4 X 5 pour les contrôles). Cela permettra de ne pas utiliser l'ensemble des animaux si nous observons que les résultats obtenus sont suffisamment étayés. De plus, si jamais une souffrance ou une mortalité inattendue venait à apparaitre, cela éviterait de relancer une expérimentation avec le deuxième groupe d'animaux. Les doses utilisées sont connues pour avoir des effets bénéfiques in vitro. D'après notre expérience et connaissance du modèle, le nombre de 5 à 10 animaux par groupe permet de pallier à l'hétérogénéité de réponses des animaux.
Raffinement
Les animaux seront observés plusieurs fois par jour dans leur aquarium. Après lésion, ils seront observés de façon intensive dans les premières 30 minutes suivant la lésion/injection, puis une fois toutes les heures. Tout signe de souffrance ou de comportement anormal sera rapporté au vétérinaire référent afin de prendre les mesures adéquates. Un espace suffisant limitant au maximum les contraintes subies et permettant un comportement normal sera assuré. Les procédures invasives seront réalisées sous anesthésie générale par une personne qualifiée. Différents points limites spécifiques tels qu'un comportement anormal (mouvements circulaires), nutrition anormale (voire incapacité à se nourrir), flottabilité anormale, couleur anormale seront analysés (Les animaux seront observés plusieurs fois par jour dans leur aquarium. Si un de ces paramètres ou points limites est atteint, nous en ferons part au vétérinaire pour arrêt de l’expérimentation et par conséquent euthanasie pour limiter les souffrances de l’animal (sédation profonde puis euthanasie). A noter, que les données bibliographiques et notre expérience du modèle ne rapporte pas de comportements de souffrance anormale, de modification de la prise alimentaire, du comportement locomoteur notable à la suite d'une lésion
Choix des espèces
Le poisson zèbre partage de 70 à 85 % de gènes en commun avec l’espèce humaine, impliqués dans les processus physiologiques et pathophysiologiques, respectivement. C’est également un modèle de réparation cérébrale reconnu avec des processus de réparation similaires à ceux des mammifères. Stades choisis: jeunes adultes de 3 à 9 mois. A ces stades les processus régénératifs sont similaires. Cependant, nous utiliserons au sein de chaque expérience des animaux du même âge pour pallier à toute hétérogénéite.
Impact de la glycation des globules rouges lors de processus hémorragiques cérébraux chez le poisson zèbre
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
90 poissons zèbres mâles adultes vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Chacun est anesthésié, placé sous binoculaire, son télencéphale droit est lésé, puis on lui injecte aussitôt des globules rouges normaux ou glyqués pour reproduire une hémorragie cérébrale. Quarante-huit heures plus tard ils sont tués par surdosage d'anesthésique et leur cerveau est prélevé, l'enjeu étant de savoir si les globules rouges d'une personne diabétique aggravent les suites d'un AVC. Le porteur classe la procédure en souffrance sévère et cite la mort de l'animal parmi les nuisances possibles, tout en affirmant que la littérature et son expérience "ne rapportent pas de comportements de souffrance anormale" après une lésion.
Objectifs
Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) de type hémorragique représentent environ 20 % des AVC (Inserm). Bien que minoritaires, les conséquences de ces AVC sont plus graves (séquelles neurologiques, donc handicaps, et mortalité plus sévères. A l’origine de cette gravité, le déversement des globules rouges dans le parenchyme cérébral entraine la formation d’un hématome puis d'un œdème cérébral comprimant le tissu nerveux et favorisant le développement d’un stress oxydant et inflammatoire. Ces processus entrainent l’activation des cellules immunitaires du cerveau (les microglies) qui migrent et phagocytent les globules rouges pour limiter la perte d’homéostasie du tissu nerveux. Cependant, la clairance des globules rouges reste limitée, ce qui aggrave les séquelles neurologiques de l’AVC hémorragique. Un certain nombre de données de la littérature semble indiquer que le diabète pourrait avoir un impact négatif sur le pronostic des AVC hémorragiques. En situation diabétique, les globules rouges sont glyqués (groupements sucrés présents), pro-oxydant, et plus fragiles. Nous émettons donc l’hypothèse que lors d’un AVC hémorragique, la présence de globules rouges glyqués (« diabétiques ») dans le parenchyme cérébral pourrait aggraver la lésion cérébrale et impacter le processus de clairance des globules rouges par les microglies. Afin de tester cette hypothèse, nous souhaitons injecter des globules rouges (dits GR) et des globules rouges glyqués (GR « diabétiques ») dans le parenchyme cérébral du poisson zèbre, un animal modèle de plasticité cérébrale qui supporte très bien les chocs hémorragiques. En effet, ce dernier peut subir des lésions cérébrales entrainant des hémorragies cérébrales importantes avec un excellent taux de survie (supérieure à 90%) et sans séquelles neurologiques visibles. Ainsi, nous souhaitons étudier les processus de réactivité microgliale et de phagocytose permettant la clairance des globules rouges à un temps de cinétique clé : 2 jours post lésion/injection. Effectivement, après un traumatisme hémorragique chez le poisson zèbre, les microglies sont très largement activées à 2 jours et commencent à revenir à un état initial vers 5 jours.
Bénéfices attendus
Ce projet cherche à déterminer si la glycation des globules rouges entraine une modification de la réactivité des microglies plus importantes et des processus de phagocytose associés. Aussi, ce projet pourra apporter des éléments de compréhension quant à la sévérité des AVC hémorragiques en situation diabétique (globule rouge glyqué) qui semble plus importante. A très long terme, ce projet pourrait permettre de moduler l'activité des microglies afin de favoriser la clairance des globules rouges dans le parenchyme cérébral à la suite d'un AVC hémorragique chez le patient diabétique et non diabétique afin d'améliorer la récupération du patient et de limiter la mortalité.
Procédures
L'ensemble des animaux sera anesthésié et placé sous une binoculaire pour réaliser une lésion de l'hémisphère droit du télencéphale (partie du cerveau). Les animaux seront ensuite immédiatement microinjectés avec la solution contrôle, des globules rouges, des globules rouges glyqués. L'ensemble de cette procédure (aneshtésie + microinjection) dure moins de 5 minutes. Les animaux seront analysés 48h après injection (après mise à mort).
Impact sur les animaux
Les nuisances subies par l'animal sont l'anesthésie, la microlésion/microinjection du télencéphale, la microhémorragie mimée par l'injection des globules rouges sous anesthésie. La procédure (lésion + injection) dure moins d'une minute. Le temps total d'anesthésie total avant la phase de réveil est de moins de 5 minutes. Les nuisances possibles sont un stress, une locomotion altérée, une difficulté d'alimentation et éventuellement la mort de l'animal.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort 48 heures après la microinjection par anesthésie suivie de surdosage anesthésique (Tricaïne). Le cerveau sera récupéré ensuite pour analyse.
Remplacement
La complexité des processus physiologiques se déroulant lors d’une hémorragie cérébrale ne sont pas modélisables par des techniques in vitro. Ils impliquent un œdème, la migration et la prolifération des microglies, ainsi que leur activité de phagocytose. De plus, plusieurs processus physiologiques se mettent en place lors d’un dommage cérébral comme un AVC hémorragique (hypoxie, inflammation, stress oxydatif, sécrétion de facteurs trophiques et neurotrophiques ainsi qu'endothéliaux). A l'heure actuelle, nous ne pouvons réaliser des procédures in vitro permettant d'intégrer l'ensemble de ces acteurs cellulaires et de signalisation. C'est pourquoi le modèle in vivo est pertinent.
Réduction
Chaque expérimentation sera scindée en 3 expériences indépendantes (3 x 10 animaux par groupe). Cela permettra de ne pas utiliser l'ensemble des animaux si nous observons que les résultats obtenus sont suffisamment étayés. De plus, si jamais une souffrance ou une mortalité inattendue venait à apparaitre, cela éviterait de relancer une expérimentation. D'après notre expérience et connaissance du modèle via des expérimentations similaires, le nombre de 3 X 10 animaux par groupe permet de pallier à l'hétérogénéité de réponses des animaux, et des tests statistiques seront réalisés.
Raffinement
Les animaux seront observés plusieurs fois par jour dans leur aquarium. Après lésion, ils seront observés de façon intensive dans les premières 30 minutes suivant la lésion/injection, puis une fois toutes les heures. Tout signe de souffrance ou de comportement anormal sera rapporté au vétérinaire référent afin de prendre les mesures adéquates. Un espace suffisant limitant au maximum les contraintes subies et permettant un comportement normal sera assuré. Les procédures invasives seront réalisées sous anesthésie générale par une personne qualifiée. Différents points limites spécifiques tels qu'un comportement anormal (mouvements circulaires), nutrition anormale (voire incapacité à se nourrir), flottabilité anormale, couleur anormale seront analysés (Les animaux seront observés plusieurs fois par jour dans leur aquarium. Si un de ces paramètres ou points limites est atteint, nous en ferons part au vétérinaire pour arrêt de l’expérimentation et par conséquent euthanasie pour limiter les souffrances de l’animal (sédation profonde puis mise à mort). A noter, que les données bibliographiques et notre expérience du modèle ne rapporte pas de comportements de souffrance anormale, de modification de la prise alimentaire, du comportement locomoteur notable à la suite d'une lésion
Choix des espèces
Le poisson zèbre partage de 70 à 85 % de gènes en commun avec l’espèce humaine, impliqués dans les processus physiologiques et pathophysiologiques, respectivement. De plus, c’est également un modèle reconnu de réparation cérébrale avec des processus de réparation similaires à ceux des mammifères. Animaux mâles pour éviter l'effet hormonal du cycle ovarien chez la femelle. Animaux adultes agés entre 3 mois et 18 mois. A ces stades, les processus régénératifs sont globalement similaires.
Formations réglementaires concepteur, applicateur et chirurgie expérimentale sur poissons
- Enseignement supérieur
- Formation professionnelle
Deux stagiaires par animal opéré, avec rotation des rôles de chirurgien, d'aide et d'intendant : 370 truites vont être utilisées dans des formations réglementaires, 60 d'entre elles opérées sous anesthésie et tuées avant tout réveil, 250 dans des procédures d'un niveau de souffrance léger et 60 d'un niveau modéré. Chaque animal est anesthésié une heure et subit un prélèvement de sang, la formation à la chirurgie ajoutant deux heures d'intervention pour un marquage ou la pose d'un transpondeur dans l'abdomen. Le porteur signale le stress lié à la pêche, à la contention et à la ponction veineuse, et décrit ces formations comme les formations de base "indispensables" de tout expérimentateur travaillant sur les espèces aquacoles. Ce projet ne produit aucune connaissance nouvelle, les truites étant utilisées pour faire répéter des gestes techniques, et toutes sont tuées en fin de procédure.
Objectifs
Ces formations sont obligatoires pour toute nouvelle personne étant amené à travailler sur des animaux vivants d'expérimentation. En complément des formations déjà existantes sur espèces mammifères (rongeurs, lapins, carnivores, porcs, oiseaux, ruminants, équidés), une forte demande concerne les expérimentateurs travaillant sur des modèles d'espèces aquacoles comme les poissons et les amphibiens. Les formations concepteur et applicateur sont les formations de base indispensables pour chaque expérimentateur en fonction de son niveau de formation initiale. La formation à la chirurgie expérimentale ne concerne que les personnels étant amené à réaliser des actes chirurgicaux dans ce espèces, comme le marquage avec une marque intra-abdominale ou la pose de transpondeur intra-abdominale.
Bénéfices attendus
La formation des personnels permet l'acquisition de compténces scientifiques et techniques afin de bien raisonner la mise en œuvre d'un projet sur animaux vivants dans les espèces concernées.
Procédures
Une anesthésie de l'animal (durée de 1 heure) avec un prélèvement de sang d'une durée de 5 minutes. Les interventions chirurgicales sont réalisées chez des animaux sous anesthésie générale avec analgésie et durent 2 heures.
Impact sur les animaux
Stress lié à la pêche, la contention, l'induction anesthésique et la ponction veineuse à l'origine d'un léger inconfort pour l'animal.
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés en fin de procédure.
Remplacement
L’utilisation de méthodes alternatives précède la mise en œuvre des techniques chirurgicales sur animaux vivants, notamment pour la réalisation des sutures sur matériaux inertes.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisés est restreint et l’organisation en groupe de travail est favorisée pour mutualiser (2 stagiaires pour un animal manipulé ou opéré avec rotation des stagiaires dans leur rôle - chirurgien, aide opératoire, intendant).
Raffinement
Les animaux sont observés deux fois par jour durant toute la durée du protocole, avec un suivi plus rapproché les deux premiers jours suivant chaque journée de prélèvement, lorsque les animaux seront les plus stressés et les plus affaiblis par les procédures expérimentales. Les points limites sont : (1) d’une part les paramètres d’ambiance de l’élevage (oxygène, qualité de l’eau). Les paramètres de températures et d’oxygénation sont mesurés en permanence via des sondes. Si les point critiques sont atteints et ne peuvent être rectifiés, l’expérimentation sera arrêtée. La qualité de l’eau est vérifiée chaque semaine. (2) d’autre part la santé des poissons. Les poissons moribonds seront retirés de l’expérimentation et euthanasiés par surdosage d’anesthésique.
Choix des espèces
Les stagiaires concernés par l'expérimentation sur poissons travaillent principalement sur des poissons zèbres, des poissons de bassin, de rivière ou de pleine mer (esturgeon). La truite est une espèce animale de taille moyenne qui facilite les premières étapes de l’apprentissage et dont l’approvisionnement et l’hébergement ne sont pas trop contraignants. Les truites utilisées pèseront autour de 300 g. Ce poids a été retenu pour deux raisons. D’une part, le volume minimal pour conduire les éventuels prélèvements sanguins est de 0,2 mL, ce qui représente 0,07% du poids vif d’une truite de 300 g. D'autre part, pour permettre l'abord chirurgical par laparotomie, une taille minimale permet d'effectuer un apprentissage des gestes techniques plus aisément.
Etude des mécanismes de la réponse immunitaire de la truite arc-en-ciel aux virus, et des bases génétiques de sa sensibilité aux maladies virales
- Recherche appliquée
- Maladies animales
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
Infectées par balnéation pendant deux heures, parfois huit à douze, ou par injection directe du virus, 3 700 truites arc-en-ciel subissent aussi jusqu'à six prélèvements de sang et trois immunisations. Toutes sont tuées à l'issue, 2 160 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, 1 240 modéré et 300 léger. L'objectif tient en deux volets, produire des preuves de concept de vaccins ADN et ARN pour l'aquaculture et repérer les bases génétiques de la résistance aux virus, au bénéfice affiché d'entreprises françaises de sélection. Aucun point limite n'est décrit, alors que le porteur indique que les infections expérimentales peuvent conduire à la mort des poissons et présente le projet comme une amélioration du bien-être des poissons en élevage.
Objectifs
L'aquaculture représente une alternative aux prélèvements de poissons sauvages dans la nature pour l’alimentation humaine. Les maladies représentent un risque et une limitation majeure pour le développement d’une aquaculture durable. Pour améliorer les conditions d'élevage des animaux, diminuer ou annuler l'impact des maladies, le développement de nouveaux vaccins et la sélection d'animaux naturellement résistants constituent les deux approches majeures. Ce projet de recherche vise à mieux comprendre les mécanismes de défense des poissons pour développer de nouveaux vaccins contre des virus pour lesquels il n'en existe pas actuellement ou pour lesquels les vaccins existants ne sont pas efficaces. Les poissons sujets à infection expérimentale et /ou vaccination sont analysés par différentes approches immunologiques et moléculaires. Il vise aussi à identifier les bases génétiques de la résistance de la truite aux virus afin de pouvoir sélectionner de manière ciblée des animaux plus robustes et moins sensibles aux maladies. La sensibilité de différentes lignées de poissons à l'infection est déterminée et analysée. Les objectifs de ce projet sont donc (1) de produire des preuves de concepts de nouveaux vaccins, en particulier ADN et ARN, permettant de répondre au développement d’épidémies dans les élevages, et (2) de consolider les connaissances acquises sur la résistance génétique aux maladies virales. Les zones du génome impliquées dans la variabilité du caractère (QTL pour « quantitative trait loci ») ont été identifiées mais les mécanismes impliqués restent à valider pour permettre le développement de stratégies de sélection génomique optimisée. Trois types de vaccins (ADN, ARN, et vivant atténué) contre 3 virus d’importance majeure pour l’aquaculture (virus de la Septicémie Hémorragique Virale (VHSV), virus de la nécrose hématopoïétique infectieuse (IHNV) et alphavirus (SAV)) pourront être testés contre ces 3 virus et d’autres pour tester la spécificité de la protection (virus de la nécrose pancréatique infectieuse (IPNV), virus de l’anémie infectieuse du saumon (ISAV)), en association éventuelle avec 2 adjuvants alternatifs, ou sans adjuvant (selon les résultats initiaux obtenus avec chaque vaccin). Ce projet vise donc de manière claire à l’amélioration des conditions d’élevage en prévenant et en limitant l’impact des pathologies des poissons ; il nécessite de soumettre un nombre significatif d’animaux à des infections expérimentales.
Bénéfices attendus
Les résultats attendus en fin de projet sont les suivants : - Compréhension des mécanismes de réponse à l’immunisation - Validation expérimentale de nouveaux vaccins contre différents virus de la truite arc en ciel - Identification et validation expérimentale de marqueurs génétiques et de mécanismes de résistance de la truite aux les virus, en particulier au virus de la Septicémie Hémorragique Virale (VHSV). Ces résultats seront utilisés pour prévenir les maladies ou réduire leur impact, et donc améliorer le bien-être des poissons en élevage. La prévention des pathologies est un élément essentiel du développement d’une aquaculture plus « durable ».
Procédures
Les immunisations ou infections expérimentales réalisées par injection sont réalisées sous anesthésie en moins de 15 secondes. Des prélèvements sanguins multiples sur un même individu peuvent être effectués chez les adultes ; ils sont espacés d’au moins 3 jours et leur nombre n’excède pas 6 au total (typiquement sur 6 mois d’expérience) ; ils sont effectués sous anesthésie, et la durée de l’intervention est typiquement de 30 secondes, l’anesthésie ne dure pas plus de 5 minutes. Les prélèvements de mucus cutané sont effectués sous anesthésie, et durent quelques secondes. Les infections par balnéation ne sont pas invasives et ne sont pas effectuées sous anesthésie, elles durent typiquement 2 heures, exceptionnellement 8 à 12heures. Liste des interventions : 3 immunisations, 6 prélèvements de sang, 2 prélèvements de mucus cutané au maximum. 1000 poissons 2 immunisations par injection, une épreuve virulente par balnéation, 6 prélèvements de sang au maximum : 450 poissons 2 immunisations par injection, une épreuve virulente par injection, 6 prélèvements de sang au maximum : 750 poissons 6 prélèvements de sang (maximum), 1 infection par balnéation : 750 poissons 6 prélèvements de sang (maximum), 1 infection par injection : 750 poissons
Impact sur les animaux
Le stress lié à la manipulation (tri, pesée, transfert, injection, imagerie) est compensé par anesthésie par bain. Les animaux sont mis à jeun 24 heures avant l’infection. Les infections expérimentales peuvent conduire à la mort des poissons.
Devenir
Tous les animaux de ce projet entreront dans un protocole d'infectiologie et ne pourront être réutilisés pour d'autres finalités, ils seront donc mis à mort en fin d'expérience.
Remplacement
Il n’existe pas de modèles cellulaires permettant d’étudier les réponses immunitaires systémiques des poissons, en particulier la protection induite par les vaccins. La compréhension des interactions entre le virus et son hôte nécessite de soumettre l’animal à une immunisation ou à une infection expérimentale. Le projet associé à cette DAP chez la truite arc-en-ciel ne peut donc être réalisé avec des méthodes alternatives. Seul un animal ayant un système immunitaire adaptatif permet d’évaluer l’efficacité d’un vaccin lors d’une épreuve d’infection expérimentale en quantifiant la protection apportée.
Réduction
Les infections par balnéation ou par injection permettent de comparer plusieurs conditions expérimentales (différentes souches de truite, différents protocoles d’immunisation etc). Les effectifs requis pour la mise en évidence de différences significatives de survie sont établis sur la base de l’expérience acquise, et pour satisfaire aux contraintes des tests statistiques pertinents. Les groupes sont de 30 individus. Pour réduire les effectifs requis et raffiner les protocoles, les poissons pourront être marqués individuellement et gardés dans un même bac de volume adapté, lorsque cela est possible (pas d’infection ou infection par un même virus). Ces marquages individuels permettent d’effectuer un suivi individuel de la réponse immunitaire, qui conduit à une diminution l'effectif des lots. Les poissons sont identifiés individuellement et leur réaction suivie par analyse d'échantillons de sang collectés de manière répétée, à des intervalles validés lors des projets précédents.
Raffinement
Les animaux sont observés au moins deux fois par jour. Une anesthésie par bain est réalisée avant de procéder aux injections ou avant prélèvement de sang/mucus.
Choix des espèces
La truite arc-en-ciel est le modèle classique de la pisciculture continentale européenne : c’est la principale espèce d’élevage en France. C’est aussi l’espèce de salmonidé dont le système immunitaire et les mécanismes anti-infectieux sont les mieux connus. C’est une espèce hôte naturel pour les virus que nous étudions. Enfin, il s’agit d’une espèce cible pour la sélection par les entreprises françaises impliquées. L’étude des réponses aux vaccins et plus généralement des réponses anticorps et cellulaires spécifiques, nécessitent que les poissons aient un système immunitaire mature ; de jeunes adultes sont donc utilisés pour ces expériences.
Effets physiologiques des microplastiques sur les poissons
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
Exposés six mois durant à des microplastiques issus de pneus et de plastiques dits biodégradables, 1 920 médakas marins subissent jusqu'à cinq anesthésies pour être mesurés et pesés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie d'entre eux passe cinq jours isolée en bac individuel pour une série de tests comportementaux, dont un de quarante-deux minutes. Le porteur reconnaît ignorer si des effets sublétaux ou létaux apparaîtront au cours de l'exposition, et retient la mélanisation, les infections et la nage altérée comme points limites. Tous sont tués pour analyse moléculaire et histologique de leurs organes, et les tests comportementaux, qualifiés de non invasifs, ne sont jamais nommés.
Objectifs
La production et l'utilisation de matières plastiques ont considérablement augmenté depuis 1950. Les plastiques sont très divers par leur composition chimique en polymère(s) et en additifs. Dans certains cas l'usage d'objets en plastique conduit à l'émission dans l'environnement de plastique sous forme de petites particules appelées microplastiques (MP) pour des tailles de 1 à 5000 μm et de nanoplastiques pour des tailles inférieures. C'est le cas par exemple des pneus, de certaines peintures ou de produits phytosanitaires. Au-delà de ces cas, la mauvaise gestion des déchets plastiques fait que de nombreux plastiques finissent dans l'environnement où ils se fragmentent sous l'effet de contraintes physico-chimiques jusqu'à former des MP ou des nanoplastiques. Outre la diversité de composition et de taille déjà évoquées, les MP varient dans leur forme qui dépend de leur origine (e.g. fil, fragment, pellet). Les plastiques biodégradables sont apparus comme une alternative potentielle aux plastiques conventionnels avec, par définition, la propriété de se dégrader dans l'environnement et donc de limiter leur impact. Cependant leur toxicité chronique n'a jamais été étudiée, de même que leur potentiel à se fragmenter dans les organismes en raison de leur biodégradabilité justement. L’objectif de ce projet est de caractériser la toxicité chronique chez un poisson de MP issus de différents pneus (variant par leur composition) et de plastiques biodégradables en composteur industriel ou en milieu marin). Des MP de PS (polystyrène) serviront de référence pour des plastiques conventionnels.
Bénéfices attendus
Les recherches présentées dans cette demande s'attacheront à identifier les effets des MP sur les populations de poisson. Cela devrait à terme fournir des données scientifiques nouvelles sur les risques des MP pour les écosystèmes aquatiques et ainsi permettre de mieux réglementer leur rejet et informer le public sur les risques environnementaux associés à ce type de déchets.
Procédures
Durant le projet, les individus seront chacun soumis à un maximum de cinq anesthésies pour biométrie (mesures taille et poids). L’ensemble de l’intervention ne dure pas plus de 5 min par poisson (transfert en quelques secondes dans le bac d’anesthésie, biométrie ~1 min) puis transfert en bac de réveil où le poisson est laissé pendant quelques min pour récupérer. Un sous échantillon d'individus est également soumis à des tests comportementaux non-invasifs, à raison d’un test quotidien sauf en jour 1 où un test en groupe puis un test en individuel s’enchaînent (pour une durée totale de 14 min de test) avec une période de repos total de 24 h pendant laquelle le poisson est nourri et placé dans un bac individuel en contact visuel proche avec ses congénères. Ci-dessous est présenté le détail des durées des différents tests : - Test 1 (en groupe) (jour 1): 5 minutes - Test 1 (individuel) (jour 1) : 9 minutes - Test 2 (individuel) (jour 2) : 7 minutes - Test 3 (individuel) (jour 3) : 42 minutes - Test 4 (individuel) (jour 4, 5) : divisé en 3 “sessions”, chacune d’une durée de 5 minutes.
Impact sur les animaux
Des études précédentes ont montré l’absence de toxicité lors d’expositions aiguës ou chroniques aux MP (microplastiques) de différentes natures ou de mélange de plusieurs polymères chez le medaka marin et d'autres espèces bien que certains défauts subléthaux soient notés tels qu’une diminution de la croissance (moindre gain de poids en comparaison aux contrôles) et une baisse de la fécondité (baisse du nombre d’œufs produits pas femelle). Cependant des expositions aux MP de pneus de différentes compositions, ou de MP biodégradables en composteur industriel ou en milieu marin n'ayant jamais été réalisées, l'apparition d'effets subléthaux voire léthaux au cours des 6 mois d'exposition est donc pour l’heure inconnue. Il est cependant possible d’observer des effets subléthaux précocément durant la période d’exposition et de rapidement mettre en oeuvre l'arbre de décision des points limites à respecter.
Devenir
En cours ou en fin de projet, les animaux seront prélevés après euthanasie pour l’analyse moléculaire et histologique des organes.
Remplacement
Le Remplacement n'est pas possible dans le cas présent car nous étudions des fonctions intégratives à l’échelle individuelle des effets des microplastiques sur les téléostéens.
Réduction
Les effectifs ont été estimés à partir d’une analyse de puissance statistique afin de réduire au maximum le nombre d'animaux utilisé dans le projet tout en conservant un effectif suffisant pour avoir des résultats fiables. L’analyse des résultats se fera grâce à des tests d’analyse de variance à 2 facteurs sur les différentes variables mesurées en incluant sexe et traitement comme facteurs fixes. Ils seront suivis de tests statistiques de comparaison multiple pour identifier les différences spécifiques entre les concentrations d’un même traitement.
Raffinement
Les individus, élevés en groupe dans des structures adaptées à l’espèce, sont observés trois fois par jour lors du nourrissage, ainsi l’atteinte d’un des points limites fixés (mélanisation, infection, nage altérée) sera identifié de manière précoce. Pendant les expériences menées pour l’étude des aptitudes comportementales, les individus sont gardés en bacs individuels pendant 5 jours afin de pouvoir conserver leur identité. Le stress qui pourrait être provoqué par l’isolement est réduit par la mise en place d’un contact visuel de proximité entre les poissons. Enfin, lors des mesures de taille et poids, les poissons sont maintenus en groupe jusqu’à l’anesthésie et manipulés seulement sous anesthésie.
Choix des espèces
Le médaka marin est un modèle animal qui permettra d’aborder les effets physiologiques des microplastiques de différents types sur les poissons osseux en milieu marin. L'espèce est caractérisée par une reproduction non-saisonnière en laboratoire, une bonne fécondité et par des cycles de vie courts qui permettent d’aborder aisément les questions des effets à long-terme impliquant des expositions à l’ensemble des stades de vie. Le démarrage de l'exposition dépend de la taille des MP (microplastiques) utilisés. Les animaux seront exposés à partir de 2 mois d'âge (MP de pneu) ou 1 mois d'âge (pour les autres MP) et se poursuivra durant l’ensemble de leur cycle de vie afin d’étudier la toxicité des différents MP sur les différents stades aux sensibilités différentes (croissance juvénile, maturation sexuelle). Ils seront manipulés au stade juvénile (1, 2 mois) et adulte (jusqu'à 6 mois) pour des mesures de croissance, d'évaluation de la reproduction et de comportement (maturité du système nerveux optimale) respectivement.
Utilisation de refuges et adaptation des alevins de saumon aux étiages
- Conservation des espèces
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système endocrinien
Marqués à l'élastomère sous anesthésie à la base de la nageoire dorsale, 360 alevins de saumon atlantique sont répartis dans douze sections d'un chenal, la moitié subissant pendant un mois un débit d'étiage abaissé de 25 à 10 litres par seconde. Ils sont ensuite capturés à la pêche à l'électricité, puis enfermés seuls quatre heures en chambre respirométrique, dont une heure pendant laquelle l'oxygène de l'eau baisse jusqu'aux premiers signes d'agitation. 60 autres alevins sont tués dès le début de l'expérience pour servir de témoins, ce qui porte à 420 le nombre de saumons utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Tous sont tués, le porteur indiquant que le sang, le muscle et le foie ne peuvent être prélevés sur des animaux vivants.
Objectifs
L'objectif du projet est de déterminer si en cas d'étiage sévère, l'utilisation de refuges par les saumons juvéniles atténue les effets négatifs de la baisse de débit sur leur croissance et leur survie. Les étiages réduisent la surface d'habitat disponible pour les organismes aquatiques, et altèrent la qualité physico-chimique des cours d'eau. A court terme, l'ajustement comportemental (par exemple l'utilisation de refuges comme des zones profondes) pousse les individus des zones les plus défavorables vers des habitats plus cléments. A plus long terme, si la survie des individus dépend de leurs caractères physiologiques (comme le métabolisme de repos) et que ces caractères sont héréditaires, la sélection naturelle conduira à l'adaptation Darwinienne des populations au fil des générations. Pour atteindre cet objectif scientifique, nous travaillerons avec 420 saumons juvéniles (7 mois post-fécondation) obtenus auprès d'une pisciculture élevant des alevins à partir de géniteurs sauvages pour le renforcement des populations naturelles. Le principe général de l'expérience est de répartir 360 de ces alevins dans 12 sections d'un chenal expérimental où la disposition des cailloux et le débit d'eau seront manipulés, de sorte qu'après un mois d'habituation à un débit normal (25 l/s) la moitié des alevins seront exposés pendant un mois supplémentaire à un débit normal (25 l/s) et l'autre moitié subiront un débit d'étiage (10 l/s), et pour chaque modalité de débit, la moitié des alevins auront accès à des zones refuges creusées dans le substrat. Les poissons placés dans le chenal seront préalablement mesurés puis marqués individuellement sous anesthésie afin d'évaluer leur survie, leur croissance et leur comportement dans le chenal (surveillance vidéo). Outre l'effet potentiel des conditions environnementales, la croissance, la survie et le comportement individuel pourront être liés au métabolisme de base ou à la capacité à supporter l'hypoxie. Ces caractéristiques seront mesurées par des tests respirométriques, lors desquels la consommation d'oxygène et la réaction comportementale face à des concentrations faibles seront mesurées sur des individus maintenus seuls dans une enceinte close pendant environ 4 heures, après quoi les individus seront anesthésiés et euthanasiés pour évaluer leur réponse cellulaire au stress hypoxique. 60 alevins témoins subiront ce test dès leur sortie de la pisciculture.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus concernent les connaissances sur l'écologie et l'évolution des juvéniles de saumon atlantique soumis aux étiages sévères. Le saumon atlantique est une espèce dont les populations naturelles présentent de forts enjeux culturels, écologiques et économiques, et les connaissances sur leurs capacités d'adaptation au changement climatique sont cruciales pour leur conservation. L'expérience quantifiera 1) l'effet négatif d'un étiage sévère (baisse drastique du débit du cours d'eau) sur la survie et la croissance des alevins, 2) la sélectivité de cet effet vis-à-vis de différentes caractéristiques individuelles (consommation d'oxygène, concentration de globules rouges...), 3) l'atténuation des effets négatifs des étiages grâce à l'utilisation de zones profondes comme refuges, 4) l'atténuation par les refuges de l'effet sélectif des étiages sur les caractéristiques individuelles. Outre leur intérêt fondamental, ces résultats informeront des modèles prédictifs simulant l'évolution démographique et génétique de populations de saumons, selon différents scénarios de changement climatique (sévérité des étiages) et de gestion de l'habitat fluvial (conservation/restauration de refuges).
Procédures
Les animaux seront soumis initialement à un marquage individuel par injection d'élastomère à la base de la nageoire dorsale. Le marquage, réalisé sous anesthésie une fois par individu en quelques secondes tiendra tout au long de l'expérience, soit environ 3 mois. Lors de l'expérimentation qui durera 3 mois environ, la moitié des individus seront soumis à un étiage, c'est à dire une réduction forte du débit d'eau. Ce stress induit par l'étiage correspond à des situations rencontrées par les poissons en milieu naturel. Après la période dans le chenal expérimental, les poissons seront collectés une fois par pêche à l'électricité. La mesure du métabolisme sera effectuée en chambre respirométrique, une seule fois par individu, pendant environ 4 heures. Lors de ce test, chaque individu est placé seul dans une enceinte close où la concentration d'oxygène est mesurée en continu. Après 3 heures d'acclimatation à l'enceinte, pendant lesquelles la concentration d'oxygène est maintenue à un niveau maximal par un flux d'eau venant de l'extérieur de l'enceinte, le flux d'eau exogène est coupé de manière à ce que le poisson consomme l'oxygène dissout dans l'eau pendant environ une heure, jusqu'à ce que l'individu montre des premiers signes d'agitation indiquant un stress hypoxique, après quoi la concentration d'oxygène retrouve son niveau maximal. Les prélèvements de tissus seront réalisés sur des individus euthanasiés.
Impact sur les animaux
Les nuisances potentielles pour les animaux concernent le stress induit par l'étiage simulé dans la rivière expérimentale, en limitant le volume d'habitat disponible, et éventuellement la physico-chimie de l'eau (température, oxygène). Il pourra se manifester par une croissance réduite, voire une surmortalité, comme c'est le cas en milieu naturel. Le confinement dans la chambre respirométrique et la diminution progressive de la concentration d'oxygène pendant le test pourront stresser les individus, qui seront retirés à l'apparition de signes comportementaux d'inconfort, anesthésiés et euthanasiés.
Devenir
Tous les individus (420) seront euthanasiés à l'issue de la procédure, car le phénotypage nécessite des prélèvements de tissus (sang, muscle, foie) qui ne peuvent être effectués sur des animaux vivants. Ces prélèvements sont cruciaux car ils permettront d'accéder à des caractéristiques physiologiques affectant potentiellement la survie et la croissance en situation d'étiage.
Remplacement
Les effets testés concernent les individus vivants, et impliquent leurs interactions. Il est donc nécessaire de travailler sur des organismes entiers, maintenus en groupes. En lien avec des stratégies de gestion des populations de saumons, espèce à intérêt culturel, écologique et économique, le projet nécessite de travailler sur cette espèce car les résultats obtenus avec d'autres espèces (invertébrés par exemple) ne seraient pas transposables. Néanmoins, pour limiter l'impact sur les populations naturelles sans compromettre l'objectif scientifique de l'étude, les poissons utilisés proviendront d'une pisciculture produisant à partir de géniteurs sauvages de grands nombre d'alevins à des fins de soutien de populations naturelles.
Réduction
Le plan expérimental consiste en un plan croisé entre 2 modalités d'étiage (avec/sans) et 2 modalités de refuges (avec/sans), dans lesquelles seront placés des individus ayant chacun leurs caractéristiques comme la longueur initiale (mesurée en début d'expérience) ou des traits physiologiques comme le métabolisme (mesurés en fin d'expérience). La survie et la croissance étant notoirement affectées par les interactions interindividuelles, trois groupes de chacune des modalités environnementales seront constitués pour obtenir une réplication, avec 30 individus par groupe, soit 360 individus. Pour étudier la plasticité en réponse aux étiages, les phénotypes doivent être mesurés avant et après l'expérience, mais certains nécessitant l'euthanasie, un lot de 60 individus seront euthanasiés et phénotypés en début d'expérience pour servir de témoins. L'effectif total retenu (420 individus) est nécessaire pour obtenir une puissance statistique suffisante étant donné le nombre de variables à tester et leurs interactions.
Raffinement
L'expérience aura lieu dans un chenal expérimental conçu pour la reproduction et la croissance des salmonidés. Chaque groupe de 30 individus sera maintenu dans un bief de 10m de long sur 2.8m de large, soit une densité de 1 individu/m2, similaire à celle observée en milieu naturel. Le chenal est alimenté par l'eau d'un ruisseau, et présente donc la même qualité physico-chimique et la même densité en ressources alimentaires que le ruisseau. Le fond du chenal est tapissé de substrat propice à la croissance des alevins de saumon (cailloux+gravier). Le chenal est couvert par un filet anti-oiseaux pour empêcher la prédation, et bordé par un brise-vue pour limiter le stress causé par la circulation des observateurs. L'étiage qui sera simulé causera certes un stress induit par l'expérimentation, mais similaire à ce que les poissons peuvent rencontrer en milieu naturel (le risque de prédation en moins). Le marquage et la biométrie seront effectués sous anesthésie, par une équipe expérimentée, selon une procédure ne durant pas plus de 5 minutes entre le début de l'anesthésie et le réveil. Lors du test de respirométrie, leur comportement et leur consommation d'oxygène seront suivis en continu, de manière à interrrompre le test au moment où la concentration en oxygène atteindra le seuil où les individus adopteront un comportement agité, traduisant un stress aigu.
Choix des espèces
Le saumon de l'Atlantique est une espèce d'eau froide dont la population étudiée est à la limite sud de l'aire de répartition. Connaître ses capacités d'adaptation au changement climatique est donc important pour sa conservation. En effet, cette espèce à forts enjeux économiques, écologiques et culturels est en régression dans son aire de répartition. C'est par ailleurs une espèce modèle en écologie évolutive, et l'interprétation des résultats obtenus dans ce projet bénéficiera de l'abondante bibliographie. C'est une espèce dont la reproduction artificielle est maitrisée, de sorte que les individus impliqués dans ce projet seront issus de pisciculture (alimentée par des géniteurs sauvages) et non prélevés dans le milieu naturel. Les animaux utilisés seront des alevins au stade 0+, environ quatre mois après leur émergence. C'est un stade auquel les alevins sont assez peu mobiles, donc potentiellement sensibles aux étiages et à la structure du microhabitat. Les résultats obtenus alimenteront un modèle de simulation paramétré pour cette espèce, utilisé pour prédire l'évolution démographique et phénotypique des populations soumises au changement climatique.
Evaluation des effets des substances chimiques (toxicité aiguë) sur le poisson zèbre
- Protection de l’environnement
Déterminer la concentration d'un produit chimique qui tue la moitié d'un groupe de poissons en 96 heures : c'est l'objet de ces essais, pour lesquels 855 poissons zèbres juvéniles vont être utilisés. 705 d'entre eux subissent des procédures d'un niveau de souffrance sévère, les 150 autres un niveau léger. Ils sont plongés dans une eau chargée du produit à tester, sans nourriture pendant les quatre jours de l'essai et sans aucun enrichissement du bac, celui-ci risquant de relarguer des substances. Les survivants exposés sont tués, seuls les témoins pouvant être adoptés, et le porteur indique disposer au laboratoire d'un essai de substitution sur embryons que les autorités ne reconnaissent pas.
Objectifs
La production de substances chimiques n’a cessé d’augmenter depuis le siècle dernier et s’est inéluctablement accompagnée de rejets incontrôlés dans l’environnement, occasionnant de lourdes conséquences environnementales et sur la santé humaine, comme l’ont malheureusement montré de trop nombreuses catastrophes sanitaires et écologiques. Il apparaît donc essentiel de recueillir les informations sur leurs propriétés intrinsèques avant leur mise sur le marché, afin d’évaluer leur dangerosité ou leur innocuité vis-à-vis de l’environnement. C'est dans ce contexte que seront menées des études d'écotoxicité, selon des procédures bien cadrées et spécifiques, afin de s'assurer de l'innocuité des produits chimiques testés sur l'environnement (avant leur mise sur la marché) ou au contraire de révéler leur toxicité. Il s'agira ainsi d'évaluer l'innocuité ou la capacité de substances à générer des effets de toxicité aigüe sur les poissons, dans le but de déterminer, si possible, la concentration létale médiane (CL50), c'est-à-dire la concentration qui tue 50% d’un groupe de poissons après une certaine période d’exposition (96 heures en général).
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus de ce projet rentrent dans le cadre de l'évaluation de l'impact des substances chimiques sur l'environnement, visant à réduire l'utilisation de substances dangereuses pour l'environnement.
Procédures
Les animaux sont exposés à différentes concentrations de la substance chimique à tester via le milieu aquatique. Il n'y a pas de prélèvements ni de procédures chirurgicales.
Impact sur les animaux
Cet essai visant à déterminer la toxicité aiguë vis-à-vis des poissons, il est probable qu'un certain nombre d'individus meurent au cours de la procédure.
Devenir
Les poissons survivants exposés aux élément d'essai sont euthanasiés en fin de test car ils ne peuvent pas être réutilisés pour d'autres essais. Les témoins peuvent être adoptés, tout comme les poissons en stabulation non utilisés pour les tests (le cas échéant).
Remplacement
Des essais alternatifs comme par exemple l'essai de toxicité sur embryons de poissons peuvent être mis en place au sein du laboratoire. Toutefois, les modèles alternatifs ne sont pas reconnus par les autorités compétentes. L’acceptation ou non du modèle alternatif (embryon) revient aux autorités compétentes.
Réduction
Utilisation du nombre minimal d'individus recommandé (7 par traitement) par la ligne directrice utilisée pour l'essai. Possibilité de mutualiser les témoins négatifs si deux essais réalisés en parallèle. De plus, les essais sur gamme complète (généralement 5 concentrations d’exposition) classiquement utilisés dans les évaluations des risques peuvent être réduits à des essais limites (1 seule concentration seuil). Ceci permet de vérifier que le modèle poisson n'est pas plus sensible que les autres organismes testés sur la même susbtance (mico-algues et invertébrés) et de réduire d'un facteur 5 le nombre de poissons utilisés.
Raffinement
Diverses stratégies d’enrichissement sont mises en place afin d’améliorer le bien-être des poissons au sein de l’environnement dans lequel ils sont hébergés avant les tests (nourriture variée et/ou vivante (exemple : daphnies, artémies…) ; environnement extérieur décoratif (couleur / poster représentation environnement marin ...)). Les poissons maintenus au laboratoire font l’objet d’un suivi régulier de leur état de santé et des caractéristiques physicochimiques de leur eau d'aquarium. Les poissons ne doivent pas être nourris durant l'essai (durée 4 jours). L'environnement n'est pas enrichi durant les tests, car non réalisable techniquement (de plus, aucun élément décoratif ne doit être ajouté afin d'éviter les relargages éventuels de matière), mais dans tous les cas la présence de témoins négatifs (non traités avec la substance) permet de vérifier tout comportement anormal qui ne serait pas lié à la substance à tester. Toutes les manipulations sont réalisées par du personnel formé.
Choix des espèces
Les espèces utilisées sont celles préconisées dans les normes imposées par les règlementations. Les poissons utilisés sont au stade juvénile (entre 1 et 3 mois).
Prélèvement des tissus pour la caractérisation génétique (génotypage) et gestion des mutations entrainant des nuisances chez des modèles animaux génétiquement modifiés.
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système immunitaire
- Système nerveux
Poissons zèbres : 12500
162 500 animaux non-humains vont être utilisés pour un seul geste chacun, trois millimètres de queue ou d'oreille coupés en cinq secondes chez 150 000 souris vigiles, quatre millimètres carrés de nageoire caudale prélevés sous anesthésie chez 12 500 poissons zèbres. Les procédures sont déclarées légères pour 156 750 d'entre eux et modérées pour 5 750, ce dernier niveau correspondant aux lignées dont les mutations provoquent, selon le porteur, "des douleurs, de l'inconfort, des difficultés à se déplacer et pour certaines des mortalités". Le projet relève de la gestion d'élevage, identifier génétiquement les animaux produits et repérer les lignées dont les mutations nuisent, pour constituer les lots destinés à d'autres projets. Le porteur écarte la pommade anesthésiante, qui allongerait l'intervention et pourrait gêner le génotypage, ainsi que l'analgésie par injection, et estime à 60 000 les animaux gardés vivants sur cinq ans pour renouveler les reproducteurs ou partir en expérimentation, les autres étant tués quand leur combinaison de gènes ne sert ni à l'élevage ni aux expériences.
Objectifs
L'établissement utilisateur est constitué de deux instituts de recherche qui s’intéressent à différents domaines (neuroscience, cardiologie, génétique, physiologie, cancérologie,...). Dans le cadre des projets utilisant des animaux à fins scientifiques (soumis indépendamment à des demandes d’autorisation de projet), des modèles animaux précliniques génétiquement modifiés sont développés et élevés. Dans ce but, il est important de détecter et gérer les pathologies induites par les mutations dans les élevages (appelé phénotypes dommageables) de ces modèles et de bien caractériser génétiquement les animaux produits (appelé : le génotypage). L’ensemble permet un élevage adapté pour constituer les lots expérimentaux et maintenir une production régulière et optimisée aux besoins des scientifiques de ces instituts.
Bénéfices attendus
Pour le bénéfice direct, ce projet permet d'optimiser la gestion et l’élevage des modèles animaux génétiquement modifiés qui seront mis à disposition des chercheurs pour les expérimentations qui seront faites à l'issue de ce projet. Il permet également de prendre en charge rapidement et donc de minimiser les souffrances qui pourraient être induites par les mutations des modèles animaux. Il y a également un bénéfice indirect, car les modèles précliniques génétiquement modifiés permettent de reproduire chez l’animal des pathologies humaines. Ce projet permet la caractérisation génétique ces modèles qui sont ensuite utilisés sur des projets dont l’objectif est la compréhension ou le traitement de ces pathologies et pour notre établissement dans de nombreux domaines (neuroscience, cardiologie, génétique, physiologie, cancérologie, …)
Procédures
Les souris vigiles seront prélevées d’un petit bout de tissu à l’oreille ou à la queue (3mm maximum de tissu), l’intervention dure 5 secondes et se fait une seule fois par animal. Les poissons subiront une anesthésie par balnéation suivie d’un prélèvement d’une portion de 4mm² (5% maximum) de la partie cartilagineuse de la nageoire caudale, capable de régénération complète en 20 jours. Des mutations chez des souris génétiquement modifiées peuvent entrainer des nuisances (phénotype dommageable) durant l’élevage chez l’animal. Elles apparaissent à différents temps de la vie de l’animal et sont directement pris en charge. Il y a également une procédure spécifique pour évaluer le bien-être des animaux lors de la création d'une lignée génétiquement altérée. Elle est non invasive et est basé sur l’observation de paramètres zootechniques et physiologiques en élevage.
Impact sur les animaux
Les nuisances lors d'un prélèvement de tissu pour le génotypage sont essentiellement du stress léger lors de la contention, de la pêche par épuisette ou de la sédation (poisson) et de la douleur légère lors de la coupe du tissu. En fonction du modèle de pathologie, les mutations entrainant un phénotype dommageable, induisent en général et à des degrés divers, des douleurs, de l’inconfort, des difficultés à se déplacer et pour certaines des mortalités selon le génotype. La procédure d'évaluation du bien-être des animaux est sans douleur sauf si un phénotype s'avère dommageable par cette évaluation. Cette demande de projet traite ces nuisances pour en minimiser aux maximum les souffrances animales.
Devenir
Les procédures d'évaluation et de gestion des phénotypes dommageables s'appliquent durant toute la vie des animaux. Les animaux pourront être mis à mort en élevage pour la gestion de la colonie ou bien partir en utilisation continue en expérimentation. Pour les procédures de prélèvement de tissus pour la caractérisation génétique des animaux le devenir peut-être soit la mise à mort car la combinaison de gènes n’est pas utilisable pour les expérimentations et l’élevage, soit les animaux sont gardés en vie pour renouveler les reproducteurs en élevage ou sont utilisés sur des projets expérimentaux prévus pour ces animaux (estimé à 60000 animaux sur 5 ans).
Remplacement
Ce projet est nécessaire pour la production et la mise à disposition d’animaux modèles génétiquement altérés pour des projets scientifiques . Les modèles animaux sont justifiés par la nécessité de caractériser des mécanismes ou pathologies complexes qui font intervenir plusieurs grands systèmes biologiques entre eux (en neuroscience, cardiologie, oncologie par exemple). Les chercheurs des instituts développent ces modèles le plus souvent après avoir testé leurs hypothèses sur des systèmes moléculaires et cellulaires et justifié le remplacement dans leurs demandes d’autorisation de projet expérimentaux. Dans l’institut nous encourageons l’utilisation de modèles alternatifs. Par exemple une équipe a mis en place des organoïdes intestinaux qui leurs a permis de développer et consolider leurs hypothèses avant le passage sur leurs modèles de souris génétiquement modifiées. Des modèles cellulaires sont également utilisés. Enfin les projets des instituts explorent les mécanismes de pathologies complexes faisant intervenir de nombreux tissus et interactions cellulaires, le recours à l’animal dans son ensemble est indispensable.
Réduction
Les animaux produits, issus de ce projet, et utilisés en expérimentation font tous l’objet d’une analyse statistique pour permettre la détermination des lots expérimentaux et l’analyse des résultats. Chaque chercheur a défini ses outils et échantillons pour ses expérimentations qui sont évalués indépendamment. L’enjeu et l’objectif majeur d’une réduction consistent à optimiser les élevages et à limiter la surproduction d’animaux non utilisés dans les projets scientifiques. Pour cela, les chercheurs définissent et mettent en place les accouplements avec les zootechniciens pour des objectifs de production adaptés aux projets scientifiques. La production est suivie avec des rapports trimestriels avec des indicateurs de productivité adaptés. Chaque trimestre, la production peut donc être revue et réajustée. Elle sera réduite au strict besoin, limitant le nombre de prélèvements de tissus pour génotypage. Nous cherchons au maximum à optimiser les schémas d’accouplements (mutations portées par les parents) pour réduire le génotypage ou éviter l’apparition d’un phénotype dommageable. Nous favorisons les élevages qui fournissent 100% d’animaux utiles ce qui permet de réduire le nombre d’animaux à produire d’une part et d’autre part permet de ne pas génotyper tous les individus. Pour le génotypage en gestion de colonie, nous recherchons systématiquement les lignées non ou peu utilisées. La production de ces lignées est soit fortement réduite, soit arrêtée. Elles sont en parallèle sécurisées par cryoconservation des gamètes ou des embryons. Il est compliqué d’apprécier l’impact de ces mesures sur la réduction mais il est aisé de comprendre qu’elles concourent toutes à l’optimisation de la production aux seuls animaux qui seront utilisés dans les projets scientifiques ou en gestion de colonies et donc de réduire le nombre d’animaux à génotyper ou exprimant le phénotype dommageable. Enfin, nous cherchons à améliorer nos pratiques. Tout d’abord, si le prélèvement invasif est indispensable, nous nous orienterons vers la coupe à l’oreille par rapport à la coupe de queue plus douloureuse et nous sommes en cours de mise au point de la technique de prélèvement de follicule de poil considérée sans douleur que nous espérons pouvoir mettre progressivement en place dans les années à venir. La procédure d'évaluation du bien-être des animaux est basée sur les recommandations du guide Européen sur les animaux génétiquement altérés soit 14 animaux sur 2 générations.
Raffinement
Les techniques de prélèvement de tissus pour le génotypage sont effectuées en routine et le geste est très court et précis. La douleur est légère. Le raffinement est de s’assurer d'un process cadré et éprouvé, appliqué par des zootechniciens expérimentés pour réduire le stress des animaux, l’intensité et la durée de la douleur induite. L’utilisation de pommade anesthésiante n’est pas envisagée pour éviter une intervention plus longue et le produit pourrait interférer avec la technique de génotypage. L’analgésie par injection n’est aussi pas recommandée car la piqûre augmente la nuisance sur l’animal. Toutefois, les éléments suivants sont mis en place : manipulation par un zootechnicien expérimenté, le poste de prélèvement est codifié et préparé en amont pour éviter les gestes parasites pendant le prélèvement pour réduire le stress des animaux. L’animal est pris en contention et la biopsie est rapidement et précisément effectuée avec un matériel désinfecté et aiguisé pour réduire le temps et intensité de douleur. L’animal, remis dans sa cage est observé. En cas de mauvaise reprise de l’activité ce qui constitue le principal point limite, il sera pris en charge. Les observations quotidiennes permettent de s’assurer de la bonne cicatrisation. En cas de mauvaise cicatrisation (point limite) des pommades cicatrisantes peuvent être utilisées. Chez le poisson un raffinement particulier est apporté aux conditions d’isolement maintenues dans le système d’hébergement en circulation, maintenant des paramètres d’eau stables. Le point limite est de s’assurer de la bonne nage des poissons. Pour le raffinement des phénotypes dommageables, les lignées sont aujourd’hui bien connues et le phénotype bien caractérisé. La stratégie de raffinement est de mettre en place le plus tôt possible une procédure de surveillance de l’apparition des nuisances (le caractère spécifique du phénotype ne nécessite pas l’utilisation d’une grille pour la détermination du point limite). Il peut s’agir également d’avoir une procédure d’hébergement adapté avec l’ajout d’un enrichissement ou des manipulations très douces pour les lignées modèles d’épilepsie par exemple. La procédure d’évaluation du bien-être animal est non invasive et sans douleur basée sur l’utilisation d’une grille de paramètres zootechniques et physiologiques. Le risque est la détection d‘un phénotype dommageable qui sera immédiatement pris en charge et classifié selon la procédure sur la gestion des phénotypes dommageables.
Choix des espèces
La création de modèles pour comprendre des pathologies humaines est très développée chez la souris car les outils pour générer ces modèles génétiquement modifiés sont très efficaces. D’autre part, la souris est un mammifère avec de nombreuses similitudes dans les processus biologiques avec l’homme. Son temps de génération est considéré court (3 mois) et son élevage simple en laboratoire. Le poisson-zèbre est un modèle incontournable pour la recherche : une fécondation et un développement embryonnaire externe rapide et transparent, la facilité d’accès au matériel génétique permettant le développement des techniques d’ingénierie génétique. Son génome présente 70% d’homologie avec celui de l’homme (85% pour les gènes impliqués dans des pathologies humaines), il présente également des capacités originales de régénération des tissus (système nerveux, rétine, cœur, etc.) qui en font un modèle idéal pour la compréhension de ces mécanismes, pouvant aboutir à l’identification de pistes thérapeutiques majeures transposables chez l’homme. Pour les biopsies : souris à partir de 14 jours jusqu'à 4 semaines maximum. L'essentiel des lignées sont génotypées à 14 jours pour permettre d'avoir le résultat de génotypage au sevrage et de sélectionner uniquement les animaux d'intérêt à l’âge adulte. La biopsie de nageoire : majoritairement jeune adulte entre 1 et 3 mois avant maturité sexuelle afin de ne conserver que les animaux de génotype d'intérêt à l'âge adulte, des animaux plus vieux peuvent être concernés en cas de doute ou erreur sur le génotype.