Poissons

10 800 poissons salmonidés vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur décrit une stérilisation par choc de pression, la greffe de cellules germinales par injection dans l'abdomen d'embryons tout juste éclos, un marquage par transpondeur et une collecte de gamètes sous anesthésie. Il indique que les embryons surnuméraires sont tués vingt-quatre heures après l'éclosion et que les animaux greffés sont tués après la collecte des gamètes. Le projet est présenté comme un outil de conservation d'espèces menacées, le corégone et l'omble chevalier, en les faisant produire par des espèces d'élevage.

Objectifs

L'objectif du projet est de développer une méthode pour la conservation des ressources génétiques et la restauration des espèces de salmonidés en voie de disparition dans leur milieu naturel. Nous nous focaliserons sur le corégone (Coregonus lavaretus) et l’Omble chevalier (Salvelinus alpinus).

Bénéfices attendus

Les Corégones et l’Omble chevalier sont des espèces de Salmonidés en danger d’extinction dans leur milieu naturel en raison de l’anthropisation des lacs ou ils vivent, d’une surpêche, et du changement climatique. Les cellules germinales souches d’une espèce à préserver peuvent être cryopréservées dans l’azote liquide et être greffées ultérieurement à des animaux receveurs appartenant à une espèce proche (greffes interspécifiques) pour générer des gamètes conformes à l’espèce donneuse de cellules germinales souches. Le projet proposé permettra de vérifier si les greffes de cellules germinales souches de Corégones ou d’Ombles chevaliers sont possibles dans une ou plusieurs espèces de salmonidés bien disséminés sur le territoire national et dont l’élevage est bien maîtrisé en pisciculture commerciale (truite Arc-en-ciel, la truite fario et l’Omble de fontaine). Le projet permettra aussi d’évaluer le sexe et les stades de maturation sexuelle favorable à l’efficacité des greffes.

Procédures

Le projet, qui s'étallera sur une durée de 5 ans, prévoit de greffer par injection intra-abdominale des cellules germinales souches de Corégones et d'Ombles chevaliers à des embryons juste éclos et anesthésiés de truites arc-en-ciel, de truites fario, ou de saumon de fontaine rendus stériles par triploïdisation. La triploïdisation est préalablement réalisée par un choc de pression de 700 bars pendant 3 minutes, 40 minutes après la fécondation. La piqûre nécessaire à la greffe est réalisée à l'éclosion en moins de deux minutes par embryon. 72 lots de 150 embryons seront produits par lot pour déterminer le sexe et le stade de maturation sexuelle des animaux donneurs favorables au taux de succès de la greffe. Les animaux injectés seront marqués individuellement sous anesthésie à l'aide de transpondeurs en moins de 2 minutes chacun pour permettre leur regroupement dans des bassins adaptés à l'évolution de leur croissance et la vérification de leur ploïdie. 15 mâles et 15 femelles pour chaque lot seront gardés jusqu'à la collecte des gamètes à l'âge de 2 ou 3 ans. La collecte des gamètes sur des animaux anesthésiés nécessite environ 3 minutes par animal. La greffe des cellules germinales souches aux embryons tout juste éclos n'entraine pas de souffrance ou de malformations particulières chez les animaux de la prise alimentaire à l'âge adulte.

Impact sur les animaux

Le stress et la souffrance des animaux sont pris en charge lors des procédures expérimentales car celles-ci sont réalisées sous anesthésie. La greffe peut conduire à une surmortalité des embryons entre 4 et 10 jours après la greffe, c’est-à-dire bien avant la première prise alimentaire. Cette surmortalité peut être limitée en prenant des embryons issus de femelles de 3 ans. Les animaux qui survivent jusqu’au début de la prise alimentaire se développent ensuite normalement par rapport à des congénères triploïdes non greffés.

Devenir

Les embryons triploïdes surnuméraires non injectés seront euthanasiés 24h après l'éclosion. Tous les embryons injectés seront marqués à l'aide d'un transpondeur et gardés en vie jusqu'à la maturation sexuelle. Au maximum, 15 mâles et 15 femelles par lot seront gardés jusqu'à la collecte des gamètes. Les animaux greffés seront euthanasiés après la collecte des gamètes car la maturation sexuelle entraine une augmentation de la susceptibilité des animaux aux maladies.

Remplacement

La régénération de populations animales à partir de matériel biologique n'a pas d'approches expérimentales alternatives qui permettraient de s'affranchir de l'utilisation d'animaux. Le stress et la souffrance des animaux sont pris en charge lors des procédures expérimentales en réalisant systématiquement une anesthésie des animaux. Une surveillance quotidienne permet d’euthanasier les larves, alevins, adultes malformés car ils sont susceptibles de ressentir de la souffrance en raison de la présence de récepteurs nociceptifs. Ces malformations sont potentiellement liées aux gestes expérimentaux mais elles sont aussi observées dans le cadre d'élevage de poissons diploïdes ou triploïdes non manipulés. Les animaux transplantés avec des cellules souches germinales sont apparemment normaux à l'âge adulte et ils atteignent une croissance (poids et taille) similaire à celle de leurs congénères non manipulés maintenus dans les mêmes conditions d'élevage.

Réduction

Le nombre de lots expérimentaux a été adapté au plus juste pour adresser les points majeurs qui affectent la réussite des greffes. Le nombre d'animaux par lot tient compte de la mortalité observée dans les élevages et du nombre d'animaux nécessaires pour l'évaluation de la variabilité de la fertilité et de la qualité des gamètes des animaux greffés.

Raffinement

Le stress et la souffrance des animaux sont pris en charge lors des différentes procédures grâce à l'anesthésie des animaux.

Choix des espèces

Les espèces donneuses de cellules germinales souches (Corégones et Ombles chevaliers) sont des espèces en danger d'extinction dans leur milieu naturel. Les espèces receveuses (truite Arc en ciel, truite fario et Omble de fontaine) ont été choisies car d'une part, leur parenté taxonomique devrait être favorable au succès des greffes et à la production de gamètes de qualité, et d'autre part, leur élevage est bien maîtrisé dans les fermes aquacoles. De plus, la stérilisation de ces espèces par triploïdisation fait partie des procédures standards d'élevage.

200 truites sauvages vont être capturées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis relâchées après intervention. Le porteur décrit une capture par pêche électrique suivie de l'insertion chirurgicale d'une marque dans la cavité abdominale sous anesthésie, une seule fois par animal. Il indique que tous les poissons sont remis à l'eau après contrôle sanitaire et récupération complète de l'anesthésie. L'objectif affiché est de suivre les déplacements de truites porteuses de larves de moule perlière entre un bief et un cours d'eau.

Objectifs

Le tronçon de cours d’eau et son bief, objet de l’étude, abrite la plus importante population de moules perlières du bassin versant. Les différentes études conduites sur le site montrent que la population de moules perlières est vieillissante, pas ou très peu renouvelée, et pourrait disparaitre à moyen terme (une vingtaine d’années). Les observations régulières de glochidies (stade larvaire enkysté des larves de moules) sur les branchies de truite confirment cependant la reproduction des moules sur le bief mais celle-ci ne présume pas de l'accomplissement du cycle biologique de l'espèce au-delà de ce stade, notamment de la réussite du développement benthique des jeunes moules. En effet, les très rares observations de juvéniles pourraient indiquer la très faible survie de ces individus, pour des raisons qui restent encore à préciser (colmatage des substrats…). Le cours d’eau à proximité du bief pourrait présenter des habitats de meilleur qualité pour les moules que ceux du bief, du fait notamment du moindre colmatage des fonds. Les études piscicoles ont montré par ailleurs une densité de truites relativement faible dans le bief si on la compare à celle du cours d’eau principal. Sur ces constats, la question se pose de l’interaction de la population de moule du bief entre les deux milieux : que deviennent les glochidies produites par les moules du bief une fois fixées sur les truites ; parviennent-elles, au moins pour une partie, à rejoindre le cours d’eau et disséminer ainsi l’espèce depuis le bief ? Répondre à ces interrogations et caractériser le rôle éventuel du bief comme « réservoir biologique », pour la population de moule perlière, nécessite de comprendre le déplacement des truites porteuses des glochidies entre les deux milieux aquatiques.

Bénéfices attendus

Comprendre et mesurer les déplacements des truites entre le bief et le cours d'eau qui l’alimente et caractériser le rôle du bief comme « réservoir biologique » pour la population de moule perlière, c’est-à-dire comme milieu (« hot spot » de biodiversité) à partir duquel l’espèce pourrait se disséminer dans la rivière et participer ainsi à accroitre sa population.

Procédures

Capture de poissons sauvages par pêche électrique puis insertion chirurgicale, sous anesthésie générale, de marques semi actives, de type Pit-Tag, dans la cavité péritonéale (temps d'intervention 10 minutes maximum). Une seule opération de ce type est effectuée par animal.

Impact sur les animaux

Insertion de marques PIT-tags dans la cavité péritonéale des truites, suite à anesthésie générale et incision (temps d'intervention 10 minutes maximum). Une seule opération de ce type est effectuée par animal, le déplacement de ce dernier, ou son bien-être n'est pas modifié par la présence de la marque. Toutes les précautions sont prises lors de l'intervention chirurgicale pour limiter le risque d'infection. En ce qui concerne les opérations d’échantillonnage par pêche électrique, ces dernières sont mises en œuvre par du personnel formé, elles sont encadrées et réglementées par arrêté préfectoral. Toutes les dispositions sont prises pour assurer la sécurité des personnes (port des EPI, utilisation du matériel certifié) et limiter au maximum le risque de blessures ou de dommages vertébraux sur les poissons (réglage des appareils en fonction de la conductivité et de la température de l’eau). Le ratio taille (poids) de la marque / taille (poids) de l'individu sera évidemment respecté en utilisant des transpondeurs de type « Pit-tag » de tailles 12, 13 et 23 mm adaptées à la taille et au poids des poissons marqués (le poids du Pit-tag ne devant pas dépasser 2% du poids de l’individu). Dans notre cas la taille minimum des poissons marqués sera de 100 mm et la taille maximale de 250 mm. Les poids respectifs des individus iront de 30 g à 350 g.

Devenir

Le but de cette étude étant de connaitre les déplacements des truites porteuses de glochidies de moule dans le temps, tous les animaux capturés temporairement pour les besoins de marquage seront relâchés immédiatement après l’intervention.

Remplacement

La capture et le marquage in situ d’un certain nombre d’individus de truite sont rendus nécessaires pour les besoins de l'étude. S’agissant d’une expérimentation en milieu naturel sur des espèces sauvages (truite et moule perlière), il n’est pas envisageable de réaliser cette étude in vitro ou en conditions contrôlées avec des poissons d’élevage qui ne reproduiraient pas le comportement des poissons sauvages.

Réduction

La taille de l'échantillon doit être suffisante pour dégager des résultats fiables et statistiquement interprétables. Le test statistique paramétrique dit U de Mann-Whitney sera utilisé afin de vérifier l’hypothèse de sélectivité de franchissement des obstacles en fonction de la taille des individus, ainsi que des tests non paramétriques (AFC ou ACP)). Les opérations de marquages prévoient un objectif d’une centaine de truites par an pendant 2 ans, soit 200 truites sur la durée totale de l’étude. Cette taille de l’échantillon (tailles des populations de truite estimées à environ 300 individus dans le bief et plusieurs milliers dans le cours d'eau à proximité du bief) sera suffisante pour répondre nos interrogations quant au déplacement de l’espèce porteuse de glochidies de moule entre le bief et le cours d’eau.

Raffinement

Toutes les manipulations se feront sous anesthésie par du personnel qualifié sur le site d’étude. L'ensemble des poissons ne sera remis à l'eau qu’après contrôle de l’état sanitaire (absence de lésions) et récupération totale de l’anesthésie. Les points limites (comportement du poisson lors de l’anesthésie, pigmentation anormale liée au choc électrique) sont suffisamment prédictifs et précoces pour limiter la souffrance de l’animal et exclure des individus avant intervention chirurgicale le cas échéant. Suite aux recommandations du vétérinaire-référent, l’anesthésie sera réalisée par balnéation dans une solution de benzocaïne Benzoak®avec une posologie de 25mg/L. Compte tenu du caractère nouveau de l’emploi de cette molécule dans nos procédures, si nous constatons sur les 10 premiers poissons que la mise en place de ce nouveau protocole d’anesthésie est difficilement maitrisable, nous reviendrons à un protocole initial, utilisé jusqu’alors et maitrisé, via la balnéation dans une solution d’iso eugénol Aqui-S à 8mg/L sur le reste de notre procédure.

Choix des espèces

La truite commune, (Salmo trutta fario) est l'espèce cible de l'étude à travers son rôle de poisson hôte pour la moule perlière (Margaritifera margaritifera). Ce sont bien les truites qui seront capturées et marquées pour être suivies dans leurs déplacement entre les milieux aquatiques (bief et cours d’eau). Les moules ne feront pas l’objet de manipulation et seront simplement comptées à leur stade larvaire fixé sur les branchies de la truite. Nos suivis antérieurs sur le site d’étude ont montré que les stades juvéniles immatures de truite étaient en majorité parasités par les larves de moule (54% de truitelles d’un an et 38% de truites sub-adultes), ces cohortes étant numériquement dominantes dans le milieu aquatique au moment de la reproduction estivale des moules. Ce sont donc ces stades de développement des truites qui seront majoritairement marqués.

1 140 poissons zèbres vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, environ 855 conservés comme reproducteurs et les autres tués faute de porter la modification génétique recherchée. Les adultes subissent une coupure de nageoire pour vérifier leur génotype, leurs embryons servant à modéliser des maladies génétiques humaines rares. Le porteur décrit l'imagerie sur embryon comme non invasive. Il affirme que la souris ou le xénope ne permettent pas de modéliser ces pathologies alors que le poisson zèbre le permet.

Objectifs

Notre projet vise à caractériser les mécanismes génétiques et physiologiques gouvernant le développement de ribosomopathies (pathologies génétiques humaines) en utilisant le poisson zèbre Danio Rerio comme organisme modèle. Afin de pouvoir étudier les cascades moléculaires et génétiques en action au cours de l'établissement de ces pathologies, il nous faut altérer ou visualiser l'activité de gènes d'intérêt et la synthèse des ribosomes dans des tissus cibles. Nous utilisons la transgénèse et la mutagenèse dirigée pour établir des lignées mutantes ou transgéniques stables. Nos recherches se focalisent les événements précoces de ces ribosomopathies qui interviennent avant 5 jours de développement embryonnaire. Nous génèrerons 11 Lignées pour ce projet : (A) 5 lignées transgéniques : 4 lignées transgéniques ciblant spécifiquement 4 tissus : Tg(crêtes neurales::CRE) ,Tg(sang::CRE), Tg(lignée germinale::CRE) et Tg(système neural::CRE) pour visualiser les étapes précoces de la mise en place des pathologies dans ces tissus, 1 lignée transgénique permettant de quantifier la synthèse des ribosomes in vivo : Tg(ribo:Tag) et (B) 6 lignées mutantes des génes humains et candidats impliqués dans les ribosomopathies: tsr2, rpsa, rpn1, hspa, et deux nouveaux génes (ribo1, ribo2) pour modéliser et analyser le rôle possible de ces gènes candidats dans le développement des ribosomopathies.

Bénéfices attendus

Le projet nous permettra d’établir des lignées transgéniques et mutantes qui nous servirons pour modéliser les ribosomopathies qui ne sont pas modélisables chez d'autres modèles vertébrés comme la souris ou le xénope. Ces outils seront alors largement accessibles à la communauté scientifique pour comprendre plus largement le rôle de ces gènes dans différents processus physiologiques.

Procédures

Afin de valider leur génotype les animaux subiront un coupure de la nageoire au stade adulte. Les animaux générés par la suite seront utilisés à des fins reproductives, seuls leurs embryons dans les phases de développement autonomes (avant 5 jours de développement) seront utilisés pour les expérimentations.

Impact sur les animaux

A ce jour, nos expériences n'indiquent pas d'effets indésirables pour les lignées transgéniques à l'état hétérozygote et homozygote. Enfin, le génotypage des adultes pourrait induire un stress qui sera surveillé attentivement.

Devenir

Idéalement, nous aimerions conserver la totalité des animaux mais tous les adultes ne seront pas porteurs de la mutation et nous choisirons les allèles mutants les plus facilement identifiables et les lignées transgéniques les plus robustes pour ne conserver en moyenne les 3/4 des animaux reproducteurs (1140 X3)/4 = 855 animaux. Les autres qui ne portent pas l'événement génétique requis seront mis à mort.

Remplacement

Nous développons actuellement des modèles théoriques mathématiques pour simuler numériquement les expérimentations et ne tester biologiquement que les expériences ayant un intérêt pré-validé.

Réduction

L'équipe s'intéresse uniquement à des processus embryonnaires. Par conséquent, les poissons adultes gardés au laboratoire sont consacrés uniquement à la reproduction et à l'observation ne sont soumis à aucune expérimentation. Le nombre d'individus hébergés correspond au nombre minimal nécessaire au maintien des lignées et à la production d'œufs nécessaires à notre expérimentation et observation. Nous prenons soin de faire évoluer nos protocoles expérimentaux afin de réduire le nombre d’individus hébergés dans l’animalerie. Notamment, l’amélioration récente de nos techniques de mutagénèse grâce au développement de protocoles utilisant le système CRISPR/Cas9, nous a permis de réduire drastiquement le nombre de fondateurs nécessaires à l’établissement de nouvelles lignées. Nous utilisons les individus hétérozygotes comme "contrôles équivalents" pour avoir dans un même croisement d'individus hétérozygotes tous les génotypes d'intérêt pour nos expérimentations. Enfin, nous pouvons générer des individus adultes porteurs de transgènes et de mutations pour réduire le nombre d'adultes utilisés dans nos expérimentations.

Raffinement

Tout est fait dans ce projet pour que nos adultes soient dans les meilleures conditions pour pouvoir se reproduire afin que nous obtenions nos précieux embryons. De plus, nous utilisons principalement des méthodes non invasives d'imagerie de l'embryon en temps réel sur du vivant pour modéliser les ribosomopathies.

Choix des espèces

Notre équipe s’intéresse à comprendre les mécanismes modélisant les ribosomopathies humaines affectant le développement cranio-facial et l’hématopoïèse. Une approche in vivo sur un animal vertébré est nécessaire pour comprendre ces processus dynamiques. Cependant, les modèles murins ne sont pas adaptés pour modéliser ces pathologies alors que le poisson zèbre le permet. Il présente de nombreux avantages dont la possibilité de procéder à de l'imagerie « in vivo » grâce à la transparence de ses embryons. Ce modèle, permet aisément et de façon non-invasive, le recourt à la transgénèse et la mutagénèse dirigée pour établir les lignées mutantes ou transgéniques stables nécessaires à la dissection des processus moléculaires impliqués. De plus, contrairement, aux autres modèles génétiques vertébrés, les poissons ont un développement embryonnaire externe permettant d'avoir accès à ses embryons facilement pour observer le développement précoce de ces pathologies (impossible chez un mammifère) et surtout sans sacrifier l'animal ni lui infliger de douleur. L'ensemble de nos processus développementaux d'intérêt et donc de nos expérimentations se déroulement entre le stade 1 cellule (oeuf) et 5 jours après la fécondation, stade auquel les larves de poissons zèbre ne sont pas encore autonomes. Les adultes sont utilisés uniquement à des fins reproductives et d'observation.

400 poissons zèbres vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, environ trois quarts conservés comme reproducteurs et le reste tué faute de porter la mutation recherchée. Le porteur crée six lignées transgéniques et mutantes pour étudier la formation du système olfactif à partir des embryons, prélevés avant cinq jours de développement. Il indique que les formes homozygotes peuvent provoquer stérilité, stress et agressivité, et prévoit de ne maintenir que des adultes hétérozygotes pour éviter ces atteintes. Sur le remplacement, il décrit des modèles mathématiques en développement mais conclut qu'une approche in vivo sur un vertébré reste "nécessaire".

Objectifs

Notre projet vise à caractériser les mécanismes génétiques et morphométriques gouvernant la mise en place du système olfactif en utilisant le poisson zèbre Danio Rerio comme organisme modèle. Afin de pouvoir étudier les cascades moléculaires et génétiques en action au cours du développement de cette structure, il nous faut altérer ou visualiser l'activité de gènes d'intérêt. Nous utilisons la transgénèse et la mutagenèse dirigée pour établir des lignées mutantes ou transgéniques stables. Nos recherches se focalisent sur la mise en place précoce du système olfactif dont les évènements interviennent avant 5 jours de développement embryonnaire. Nous génèrerons 6 Lignées pour ce projet : A. 2 lignées transgéniques : Tg(fa2h::eGFP) et Tg(8.4neurog1::nls-EOS) pour visualiser les étapes précoces de la formation de notre structure d'intérêt et B. 4 lignées mutantes : pitx3 , f11r.1, fa2h et oclna pour analyser le rôle de ces gènes candidats dans la mise en place précoce du système olfactif.

Bénéfices attendus

Le projet nous permettra d’établir des lignées transgéniques et mutantes qui nous servirons pour mieux comprendre la mise en place de l’organe sensoriel olfactif. Ces outils seront alors largement accessibles à la communauté scientifique pour comprendre plus largement le rôle des molécules d’adhésion jonctionnelle, des enzymes et pour établir un modèle poisson zèbre de développement des neurones dopaminergiques (maladie de Parkinson et développement du cristallin).

Procédures

Les animaux générés par ce projet seront utilisés à des fins reproductives, seuls leurs embryons dans les phases de développement autonomes (avant 5 jours de développement) seront utilisés pour les expérimentations.

Impact sur les animaux

Nous ne prévoyons pas d'effets indésirables pour les lignées transgéniques et mutantes à l'état hétérozygote. Cependant, nous pouvons anticiper que pour les lignées mutantes le développement des placodes craniales antérieures (cristallin, adénohypophyse et olfaction) soit perturbé. Les données bibliographiques de mutants qui perturbent le développement de l'adénohypophyse, du cristallin et de l'olfaction peuvent indiquer des effets indésirables chez les adultes homozygotes : risques de stérilité, de stress et d’agressivité. Il est important de noter que chez le poisson zèbre, ces pathologies se développent lorsque la mutation est présente à l'état homozygote et que nous maintiendrons les lignées avec des adultes hétérozygotes dans ce projet.

Devenir

Idéalement, nous aimerions conserver la totalité des animaux mais tous les adultes ne seront pas porteurs de la mutation et nous choisirons les allèles mutants les plus facilement identifiables et les lignées transgéniques les plus robustes pour ne conserver en moyenne les 3/4 des animaux reproducteurs. Les autres qui ne portent pas l'évébement génétique requis seront mis à mort.

Remplacement

Nous développons actuellement des modèles théoriques mathématiques pour simuler numériquement les expérimentations et ne tester biologiquement que les expériences ayant un intérêt pré-validé.

Réduction

L'équipe s'intéresse uniquement à des processus embryonnaires. Par conséquent, les poissons adultes gardés au laboratoire sont consacrés uniquement à la reproduction et ne sont soumis à aucune expérimentation. Le nombre d'individus hébergés correspond au nombre minimal nécessaire au maintien des lignées et à la production d'œufs nécessaires à notre expérimentation. Nous prenons soin de faire évoluer nos protocoles expérimentaux afin de réduire le nombre d’individus hébergés dans l’animalerie. Notamment, l’amélioration récente de nos techniques de mutagénèse grâce au développement de protocoles utilisant le système CRIPR/Cas9, nous a permis de réduire drastiquement le nombre de fondateurs nécessaires à l’établissement de nouvelles lignées.

Raffinement

Tout est fait dans ce projet pour que nos adultes soient dans les meilleures conditions pour pouvoir se reproduire afin que nous obtenions nos précieux embryons. De plus, nous utilisons principalement dans notre projet des méthodes d'imagerie de l'embryon en temps réel sur du vivant pour comprendte la formation de l'organe sensoriel olfactif à l'aide de lignées transgéniques fluorescentes qui marquent le territoire olfactif et les différentes populations cellulaires qui le composent.

Choix des espèces

Notre équipe s’intéresse à comprendre les mécanismes génétiques et morphomètriques régissant la mise en place du système olfactif. La perturbation de ces processus peut conduire chez l’homme à de nombreuses pathologies allant de la stérilité à l’anosmie. L’utilisation d’une approche in vivo sur un animal vertébré, comme le poisson zèbre est donc nécessaire à la compréhension de ces processus dynamiques et complexes. Dans ce projet, nous générerons des poissons zèbres transgéniques ou mutants qui seront utilisés adultes à des fins reproductives.

663 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des vaccins puis sont volontairement infectées par la bactérie de la furonculose lors d'un challenge, avec cinq à six prises de sang sous anesthésie, pour évaluer des protocoles vaccinaux en pisciculture. Le porteur indique que l'infection peut faire souffrir les poissons et qu'un individu présentant un furoncle de plus d'un centimètre carré ou moribond est euthanasié. Aucune truite n'est relâchée ni réutilisée, l'euthanasie étant justifiée par le risque sanitaire lié à la bactérie.

Objectifs

Le projet FEAMP Medic'eau vise à évaluer les pratiques actuelles vaccinales et thérapeutiques appliquées par les pisciculteurs afin de contôler la furonculose à Aeromonas salmonicida sub. salmonicida. Sur la partie "vaccin", le projet a pour objectif d'optimiser les schémas vaccinaux afin d'améliorer leur efficacité et reduire l'usage d'antibiotiques en élevage aquacole.

Bénéfices attendus

L'évaluation des protocoles vaccinaux pratiqués actuellement par les éleveurs permettra de les optimiser afin d'augmenter la résistance des truites contre la furonculose. Les résultats permettront de présenter aux éleveurs et vétérinaires les choix les plus efficaces. Cela permettra d'augmenter le bien être des poissons en élevage d'une part, et de diminuer l'usage d'antibiotiques d'autre part.

Procédures

Prises de sang (100 µl) : 5 prélèvements (T0, T0+1 mois ; T0+3 mois ; T0+4 mois ; T0 + 6 mois ; T0 + 6.5 mois) Administration de vaccins par voie Intrapéritonéale, par voie orale via l'alimentation ou par balnéation. Challenge infectieux par balnéation. Toutes les interventions de type prélévement/administration seront effectuées après anesthésie des poissons.

Impact sur les animaux

L'evaluation d'e l'efficacité vaccinale nécessaite d'infecter les truites avec la bactérie Aeromonas salmonicida sub salmonicida. Les manifestations cliniques peuvent entrainer de la souffrance chez les animaux. Les animaux seront exclus (euthansasiés) dès l'observation de furoncles de tailles supérieure à 1 cm2 ou de poissons moribonds (mélanisme, na erratique sur le dos, arrêt d'alimentation).

Devenir

L'euthanasie des poissons est prévu en fin de protocole, pour des raisons notamment sanitaire (impossibilité de relacher ou réutiliser des poissons potentiellement infectés par A. salmonicida)

Remplacement

L'objectif du projet Medic'eau étant d'évaluer l'efficacité de la vaccination contre la furonculose, cela ne peut se faire que sur animaux vivants.

Réduction

Le RPS (relative percent survival) d'un vaccin est calculé par la formule suivante : (1 - nombre de morts dans le lot vacciné après infection / nombre de morts dans le lot non vacciné après infection) x 100. On fait l'hypothèse qu'avec un schéma vaccinal testé, le RPS est de 60%. En utilisant le site internet https://biostatgv.sentiweb.fr/, le test de comparaison de 2 proportions observés (pourcentage de mortalité dans le lot vacciné P1 = 20%, pourcentage de mortalité dans le lot non vacciné P2 = 50%), avec un risque alpha de 0.05 et une puissance à 0,9, un nombre de 51 poissons par lot est préconisé.

Raffinement

Les animaux seront observés 2 fois par jour durant toute le durée du protocole (6,5 mois). Les points limites sont d'une part les paramètres d'ambiance de l'élevage (température, oxygène). Si les paramètres critiques sont atteints (température > 20°C, oxygène 1 cm2) seront retirés de l'expérimentation et euthanasiés par surdosage d'anesthésique. La densité sera de 16 kg/m3, ce qui est bien en deça de ce qui est réalisé en élevage (50-70 kg/m3) et les bacs seront enrichis de tubes permettant aux poissons de se cacher.

Choix des espèces

La truite arc en Ciel est l'hôte naturel d'Aeromonas salmonicida. C'est de plus l'espèce de poisson la plus élevée en France. Les truites utilisées pèseront environ 200g. La furonculose est une maladie que l'on observe à différents stades d'élevage (alevins, truite portion -200-250g- et grosse truite > 1kg). Sur le terrain les problématiques sont plus importante chez les truites pesant plus de 1 kg. Du fait du matériel de la station aquacole (taille des bassins), il ne nous est pas possible d'élever des truites arc en ciel de cette taille (> 1 Kg) en nombre suffisant et pour permettre l'aquisition de résultats répétables. L'étude sur des poissons de poids de 200 g est un bon compromis entre le poids et le nombre de poissons pouvant entrer dans l'étude. A ce poids (200g), les animaux sont considérés comme physiologiquement proche des animaux d'un poids plus élevé (hors période de gamétogènèse).

10 924 poissons zèbres vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent une dose d'irradiation aux rayons X puis une transplantation de cellules de mélanome, avec un suivi sous anesthésie pouvant durer six mois, pour identifier des gènes régulant les métastases. Le porteur indique que le développement tumoral peut provoquer troubles de la nage, œdèmes et léthargie, et prévoit une mise à mort quand ces signes n'évoluent pas sous douze heures. Il affirme que la culture cellulaire, y compris en 3D, ne reproduit pas la complexité d'un "organisme vivant".

Objectifs

La formation de métastases est la première cause de mortalité chez les patients atteints de cancers solides. La compréhension du processus menant à la dissémination des cellules tumorales représente donc un enjeu majeur de santé publique. Si ces mécanismes commencent à être caractérisés dans les tumeurs épithéliales telles que le poumon ou le sein, ils demeurent mal connus dans les tumeurs non-épithéliales comme le mélanome. En particulier, le rôle d’interactions potentielles entre signaux extérieurs et adhérence des cellules tumorales dans la dissémination du mélanome n’a pas été élucidé. L’objectif de ce projet est de découvrir de nouvelles molécules exprimées à la surface des cellules de mélanome et qui régulent la formation de métastases.

Bénéfices attendus

Ce projet doit permettre de découvrir de nouveaux gènes régulateurs de la capacité de dissémination des cellules de mélanome. La compréhension du mécanisme d’action de ces gènes pourrait ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques contre les cancers métastatiques.

Procédures

A partir de l’apparition de la première tumeur, les poissons sujets au développement de tumeurs seront soumis à une observation hebdomadaire et individuelle. Le suivi sera réalisé sur une durée de 6 mois, après quoi tous les poissons seront mis à mort, qu’ils aient ou non développé une tumeur. Des poissons adultes de la lignée casper recevront une dose sub-létale d’irradiation aux rayons X de l’ordre de 30 Gy (déterminée par la procédure 1) répartie sur deux jours (15 Gy par exposition). Ils seront ensuite transplantés avec des cellules de mélanome 24 heures après la seconde irradiation. Pour suivre l’évolution des tumeurs, une documentation photographique sera réalisée sous anesthésie une fois par semaine. Ce suivi sera réalisé sur une durée maximale de 6 semaines après transplantation, après quoi tous les poissons seront mis à mort.

Impact sur les animaux

Certains animaux peuvent présenter des signes de stress ou de maladie dus au développement de tumeurs primaires. Les signes les plus précoces et les plus légers comprennent des modifications de la nage, une incapacité à maintenir sa position dans la colonne d'eau, une respiration accélérée passagère ou une apathie. Les animaux qui présentent un ou plusieurs de ces signes cliniques seront identifiés et observés pendant une durée maximale de 12h. En absence d’amélioration des signes de stress ou de maladie listés ci-dessus, les poissons seront mis à mort. Le hérissement des écailles, la présence d’œdèmes, une léthargie (immobilité au fond de l’aquarium) prolongée ou une incapacité à se nourrir constituent des points limites plus rarement observés et plus graves nécessitant une mise à mort immédiate.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à l'issue de chaque procédure. En effet, les animaux susceptibles de développer des tumeurs ne peuvent être replacés ou adoptés.

Remplacement

Les modèles de migration et d’invasion cellulaires seront utilisés à chaque fois que cela est possible, notamment pour les analyses mécanistiques du rôle des gènes impliqués dans la formation de métastases et identifiés au cours de ce projet. Cependant, les lignées cellulaires de cancers humains rendent mal compte de la complexité des comportements des cellules dans leur milieu naturel, notamment dans un cadre de migration, et souffrent de limites importantes pour la modélisation des étapes de progression métastatique puisque la plupart des lignées cellulaires de mélanome humain proviennent de métastases et se sont adaptées à leurs conditions de culture in vitro. Les méthodes alternatives telles que la culture en 3D seront aussi envisagées mais ne peuvent à l’heure actuelle reproduire la complexité chimique, biologique et physique d’un organisme vivant pour étudier le comportement des cellules dans un environnement physiologique.

Réduction

Le recours à des expériences pilotes permettront d’optimiser les protocoles sur un petit nombre de poissons adultes. De plus, une stratégie visant à tester tous les gènes candidats en même temps réduira considérablement le nombre total d’animaux utilisés par rapport à une stratégie qui s’intéresserait à chaque gène candidat séparément. Enfin, des analyses statistiques a priori basées sur notre expérience du type de manipulations proposées ont permis d’établir les tailles d’échantillons nécessaires pour observer des différences significatives, réduisant ainsi au minimum le nombre d’animaux utilisés pour ce projet.

Raffinement

Le développement de tumeurs présente un risque de souffrance animale modérée. Cependant, cette souffrance éventuelle peut être prévenue par une surveillance attentive des animaux et l’application de critères d’arrêt définis. Afin de réduire le stress des animaux et de prévenir toute souffrance, les poissons sujets au développement de tumeurs seront observés au moins deux fois par semaine à la recherche de signes ou de changements de comportement précoces et prédictifs de la maladie. Ceux-ci comprendront principalement (par ordre de fréquence) des modifications de la nage, une respiration accélérée prolongée, une léthargie (immobilité prolongée au fond de l’aquarium) ou une incapacité à maintenir sa position dans la colonne d'eau. Des cas plus rares peuvent présenter un hérissement des écailles, la présence d’œdèmes ou une incapacité à se nourrir. Les poissons malades seront identifiés et observés pendant une durée maximale de 12h. En absence d’amélioration des signes de stress ou de maladie listés ci-dessus, les poissons seront mis à mort. Dans un souci de raffinement, les poissons seront maintenus à une densité optimale de 5-8 poissons par litre d’eau pour favoriser leurs interactions sociales, en accord avec les recommandations de l’AAALAC. Les poissons seront également nourris une fois par jour avec des artémias pour préserver leurs instincts prédateurs et enrichir leur milieu.

Choix des espèces

Le poisson zèbre représente un organisme modèle particulièrement adapté à l'étude de la fonction de gènes d’intérêt dans le cancer. Des modèles très fiables de mélanome ont été établis et des outils performants sont disponibles pour modifier des gènes spécifiquement dans ces tumeurs afin d’en examiner le rôle, en particulier sur le comportement des cellules cancéreuses. De plus, l’environnement des cellules est très bien conservé entre l’homme et le poisson puisque la plupart des organes ont des programmes de développement et des structures semblables. D'autres espèces pourraient être envisagées comme alternative au poisson zèbre comme Caenorhabditis elegans et Drosophila melanogaster, mais ce sont des invertébrés dont de nombreux organes diffèrent considérablement de l’homme, ce qui limite leur utilité pour l’étude du cancer. Le poisson représente une bonne alternative à la souris à la fois parce qu'il est un vertébré moins évolué et parce qu'il offre d'excellentes possibilités de manipulation génétique. Les microinjections de vecteurs ADN seront réalisées dans des embryons au stade une-cellule, ce qui permet l’intégration dans le génome et la production d’animaux transgéniques mosaïques. Les tumeurs primaires surviennent au stade adulte entre 8 et 30 semaines après fécondation. Les transplantations sous-cutanées nécessitent l’utilisation de poissons adultes âgés de 12 à 26 semaines car les poissons âgés de moins de 3 mois sont trop petits pour permettre l’observation de la migration spatiale des cellules tumorales et les poissons âgés de plus de 6 mois présentent une variabilité plus importante de la réponse à l’irradiation.

290 bars vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les poissons nagent quatre jours contre un courant destiné à provoquer des déformations de la colonne vertébrale, puis sont euthanasiés pour analyser leur squelette. L'objectif est de tester un aliment enrichi censé renforcer l'ossature et réduire les pertes économiques de la pisciculture. Le porteur affirme que ces déformations sont "légères car réversibles" et que la lordose "ne semble pas indiquer de présence de douleur" puisque le poisson continue de nager, sans qu'un test spécifique de la douleur soit précisé.

Objectifs

Dans les piscicultures marines, une très forte proportion de poissons a des malformations de la colonne vertébrale, ce qui constitue une perte économique pour l’aquaculteur. L’origine de ces malformations est en partie due aux forts courants appliqués dans les structures d’élevage pour y maintenir une bonne oxygénation. L’objectif de ce projet est de déterminer si différentes teneurs en peptides dans l’aliment peuvent avoir une incidence sur la robustesse de l’ossature des juvéniles de bar. La réponse à cette incidence est évaluée par la formation ou non de déformation du squelette lors d’un test à l’effort modéré continu (nage pendant 4 jours). Le but à long terme est de développer un nouvel aliment pour l’aquaculture, qui permettra au poisson d’avoir une ossature solide afin d’éviter les malformations, d’améliorer le bien-être animal et la qualité du produit final.

Bénéfices attendus

Le bénéfice principal attendu du projet est le développement d'un aliment enrichi en peptide permettant d'induire une meilleure robustesse squelettique des poissons d'élevage. Une nouvelle formulation des aliments destinés à l’aquaculture pourra alors être envisagée par la filière. Ce nouvel aliment permettrait de maintenir la qualité optimale du produit et d’améliorer le bien-être animal. D'un point de vue purement zootechnique, ce projet est le premier à mettre en œuvre ce type de test de nage pour appréhender la robustesse squelettique chez un poisson d'intérêt aquacole. Il nous permet de créer et d’optimiser nos protocoles de nage.

Procédures

290 poissons participeront à un test d'effort modéré continu (4 jours). La procédure intitulée "Validation du protocole du test de nage "permettra de valider ou diminuer la vitesse du courant choisie (4 tailles du poisson/sec). Nous utiliserons dans la seconde procédure, intitulée "Test de nage modéré et continu ", 270 poissons à la vitesse du courant validée dans la procédure test. Ce courant est susceptible de générer de légères malformations squelettiques (qualifiées de légères car réversibles). A l'issue de ces procédures, les poissons seront euthanasiés après sédation.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont modérées. La vitesse du courant pendant le test de nage va induire des déformations squelettiques légères (lordoses) c’est-à-dire une légère cambrure de la colonne vertébrale. Cette déformation est très répandue en aquaculture. Elle ne semble pas indiquer de présence de douleur chez le poisson car celui-ci continue de nager, de s’alimenter et d’avoir un comportement normal. Le personnel en charge de cette expérience a réalisé le même protocole sur le poisson zèbre. Nous nous appuyons sur son expérience pour transposer ce protocole au bar. Pour rappel, cette expérience est une première et il n’existe pas d’autres références sur lesquelles nous pouvons nous appuyer. Chez le poisson-zèbre, 40 à 60 % des poissons (en fonction des conditions expérimentales) présentent des lordoses après ce type de challenge. Mais ces malformations sont légères car réversibles puisque chez le poisson zèbre 100% des poissons retrouvent un aspect normal après une semaine passée en eau calme. Le postulat de la transposition de la procédure expérimentale sera vérifié au cours de la procédure test sur 20 poissons. Ce test nous permettra d'affiner si nécessaire la vitesse du courant.

Devenir

Tous les poissons seront euthanasiés à l'issue du test de nage afin de procéder à des analyses histologiques permettant d'identifier et de quantifier le nombre de poissons malformés dans chaque groupe.

Remplacement

Dans le cadre d'une étude destinée à évaluer la résistance squelettique d'un poisson, il n'est pas possible de faire appel à des modèles de remplacement tels que les cultures cellulaires osseuses ou musculaires ; En effet, l'effet des peptides alimentaires sur la robustesse des tissus soutenants le squelette passe par des processus complexes, dont notamment la fonction digestive. Il n'y a pas d'alternative possible à l'utilisation des animaux dans cette étude.

Réduction

Le nombre de poisson a été réduit au minimum et défini au seuil de pertinence scientifique et statistique compte tenue de la variabilité inter-individuelle observée dans d'autres études chez le poisson zèbre. Le nombre de poisson utilisé tient également compte de la densité minimale d’animaux nécessaires lors de l'élevage.

Raffinement

Les poissons sont pêchés délicatement à l’aide d’une épuisette de façon aléatoire dans leur bac d’élevage, puis placé dans un sceau avec une sédation (50mg/L) afin de limiter le stress. Ils sont amenés au tunnel de nage à pied (20m entre le bac d’élevage et le tunnel). Le tunnel est situé dans une pièce isolée sans passage de personnes afin de limiter tout stress pendant le test. Les poissons sont ensuite placés délicatement à l’aide d’une épuisette dans le tunnel de nage. Les paramètres physico-chimiques de l’eau du tunnel sont les mêmes que leur bac d’élevage. L 'élevage du bar est maitrisé au laboratoire et les poissons sont élevés dans les conditions optimales. Ces paramètres seront vérifiés quotidiennement (température, oxygène, pH, ammoniac, nitrites, nitrates). Après une acclimatation de 2h dans le tunnel de nage, la vitesse du courant augmentera progressivement jusqu’à la vitesse maximale de 4 tailles du poisson/sec. Les poissons sont surveillés quotidiennement, par du personnel compétent. Il s’agit d’un test de nage modéré pendant 4 jours, nous ne nous attendons pas à atteindre de point limite. Néanmoins, la procédure 1 va nous permettre d’ajuster les modalités du test à l’espèce bar pour ne pas imposer une procédure sévère comme pour le poisson zèbre. Nous avons ainsi rédigé une feuille de suivi du comportement (annexe).

Choix des espèces

Le Bar Européen est un poisson d'élevage dont la zootechnie est maitrisée. Les malformations ou déformations squelettiques sont toutefois encore rencontrées dans les élevages. De nombreuses études scientifiques sont en cours afin d'optimiser les conditions d'élevage et notamment leur alimentation aux jeunes stades. Les poissons seront au stade juvénile (centaine de jours post éclosion) ; ils feront 35mm de longueur et auront une masse d'0,5g en moyenne. Le stade utilisé est justifié pour trois raisons : 1) Il correspond au même stade de développement squelettique que celui du poisson-zèbre utilisé dans une étude récemment publiée 2) Ce stade de développement relativement jeune est propice à l'apparition de malformations en pisciculture 3) Le stade est suffisamment avancé pour que les poissons soient manipulables (transfert entre leur bassin d'élevage et l'arène de nage) sans induire de malformation.

48 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une puce de marquage leur est implantée sous anesthésie, puis elles sont soumises à un protocole de nage à haute intensité, avant un prélèvement terminal de muscle rouge. Le porteur mentionne comme seul effet indésirable un risque de fatigue après chaque séquence de nage intense et indique retirer un poisson dès l'atteinte d'un point limite. Il affirme qu'il n'existe pas d'alternative au prélèvement de muscle et présente le poisson comme un modèle facile à entraîner à la nage.

Objectifs

Aujourd’hui, les bienfaits de l’activité physique sur la santé sont reconnus. L’exercice physique fait partie des outils de prévention primaire et secondaire. Toutefois, établir un protocole d’exercice adapté et personnalisé reste un challenge. Il a été montré récemment chez l’homme qu’un entrainement physique de type HIIT (exercice physique intermittent et intense) présenterait des effets bénéfiques supérieurs à un entrainement continu d’intensité modérée. Ces effets bénéfiques ont été associés à une plus grande stimulation de la biogénèse mitochondriale (augmentation en nombre ou en masse des mitochondries) et un accroissement des capacités aérobies au niveau mitochondrial. Toutefois, il reste difficile d’identifier les conditions optimales d’entrainement étant donné d’une part les nombreux paramètres d’exercice impliqués (intensité, volume, durée, fréquence) et d’autre part les compo sitions variables en fibres musculaires (lentes ou rapides) selon la localisation du prélèvement musculaire.

Bénéfices attendus

Notre équipe de recherche a acquis une expertise en physiologie intégrée de l’exercice via l’utilisation de différents modèles (murin, poisson). Le poisson est un modèle très intéressant dans ce champ d’investigation car il peut être entrainé à la nage facilement et qu’il dispose d’une musculature offrant des avantages dans la compréhension des réponses musculaires dépendante de la typologie(fibres lentes de type I et rapides de type II). Enfin, il présente une proximité avec le mammifère dans les réponses cellulaires et moléculaires à l’entrainement. Nous attendons de ce projet d’une part de confirmer le bénéfice du HIIT sur la biogénèse mitochondriale par l’étude du fonctionnement mitochondrial et d’autre part d’évaluer des durées optimales d’entrainement de type HIIT.

Procédures

Les poissons subiront une procédure chirurgicale sous anesthésie (tricaïne 80mg/L) pour l’insertion d’une puce électronique de marquage (pratique de zootechnie). La détermination de l’Ums (procédure 1) et le protocole de nage (procédure 2) seront effectués sur animaux vigiles.

Impact sur les animaux

Risque de fatigue suite à chaque séquence de nage en haute intensité

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de ce projet. À l’issue de la première procédure, des prélèvements pourront être effectués pour des mises au point ou vérification de techniques sur tissus frais ou congelé. À l’issue de la procédure 2, des prélèvements de muscles rouges seront réalisés dans le but de répondre à notre objectif.

Remplacement

L’étude de l’activité mitochondriale musculaire (biogénèse et fonction) après plusieurs durées d’entrainement physique nécessite le prélèvement d’échantillons de muscle. Il n’y a pas d’alternative à ce jour.

Réduction

Le nombre d’animaux a été réduit le plus possible par groupe dans la limite de pouvoir comparer statistiquement trois populations d’animaux (3 durées d’entrainement différentes : 10 jours, 20 jours, 30 jours) avec 10 animaux max par groupes.

Raffinement

Pendant la détermination de l’Ums, les poissons sont continuellement surveillés et sont retirés de la procédure dès l’atteinte d’un point limite (procédure 1). Une vidéo surveillance est également mise en place pour une surveillance des animaux quasi permanente sans les déranger. Une table de suivi de soin individuel est mise en place.

Choix des espèces

Le modèle animal choisi est un modèle aquatique pouvant apporter une alternative au modèle murin pour ce type d’études comme la diminution des temps de protocole, la différenciation des types musculaires (rouge et blanc). Nous avons choisi la truite arc en ciel (Oncorhynchus mykiss) pour notre expertise acquise au laboratoire au cours des projets précédents. Dans le domaine de la physiologie de l’exercice, les salmonidés sont largement étudiés pour leur performance de nage entre autres. L’apprivoisement en truites est facilité par la proximité de divers élevages qui nous fournissent des animaux dont les caractéristiques sont bien connues et les conditions de stabulation adaptées au plus près des besoins des animaux Les truites seront au stade « portion » c'est-à-dire entre 150 et 200g. D’un point de vue scientifique, les variations hormonales chez des animaux plus grands et donc après (ou pendant) leur maturation sexuelle peuvent occasionner un biais dans l’interprétation des résultats. De plus ces tailles d’animaux sont en adéquation avec la capacité d’accueil de nos structures et sont adaptées à notre tunnel de nage.