Macaques à longue queue

20 macaques crabiers vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit trois chirurgies oculaires de deux heures et une imagerie mensuelle sous anesthésie pendant 18 mois, pour créer un modèle de dégénérescence des photorécepteurs et tester une greffe de cellules souches. Le porteur décrit une inflammation oculaire transitoire et affirme qu'aucune douleur n'est attendue, sans détailler de test de la vision. Il indique qu'aucun système synthétique ne reproduit la rétine et présente le macaque comme le seul modèle à l'œil proche de celui de l'humain.

Objectifs

La dégénérescence des photorécepteurs (PR) est l'une des principales causes de perte de vision incurable dans le monde. La plupart des maladies dégénératives de la rétine sont causées par la mort irréversible des photorécepteurs (PR) ou de l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) adjacent. Ce projet fait suite à la validation de l’étude préclinique du remplacement de l’épithelium pigmentaire rétinien chez le primate non-humain. Cette étude préclinique a ouvert la voie à un essai clinique démarré cette année à l’hôpital des 15-20. Dans ce nouveau projet, le remplacement des cellules photoréceptrices est considéré comme un traitement prometteur pour les maladies impliquant une dégénérescence des PR. Grâce aux avancées de la biologie des cellules souches, des progrès considérables ont été réalisés dans la production de cellules rétiniennes. Les celles souches pluripotentes induites (iPSC) représentent la source la plus favorable à la production illimitée de PR et de cellules EPR. Nous proposons ici de générer un modèle primate de dégénérescence rétinienne externe où le véritable potentiel de transplantation des PR dérivés des iPSC humaines pourra être évalué pour leur capacité à rétablir l'anatomie et la fonction de la rétine.

Bénéfices attendus

Les stratégies de développement de thérapies cellulaires visant à remplacer les cellules dégénérées constituent une issue thérapeutique majeure. Les premières études de sécurité ont déjà commencé pour l'EPR dérivé d'iPSC chez des patients atteints de DMLA (égénérescence maculaire liée à l'âge) et de Rétinite Pigmentaire. Nous proposons d’utiliser un nouveau modèle de dégénérescence des photorécepteurs chez le primate non humain basé sur notre expertise rétrospective sur l'implantation de prothèses rétiniennes. Le potentiel d'innovation de ce projet est très élevé puisqu'il n'existe actuellement aucun modèle robuste et reproductible de dégénérescence des photorécepteurs chez les PNH et que la transplantation d'une population homogène purifiée de photorécepteurs n'a donc pas été démontrée chez ces animaux. Ce projet nous permettra de répondre à des questions cruciales en matière de thérapie cellulaire en modifiant les paradigmes actuels de la recherche et de la clinique en matière de thérapie cellulaire.

Procédures

Tous les animaux de ce projet seront anesthésiés pour intervention chirurgicale et examens longitudinaux. Chirurgie : 3 chirurgies chez tous les animaux d’une durée de 2h Examens longitudinaux : imagerie du fond d’œil et ERG : 1 fois par mois pendant 18 mois chez tous les animaux - anesthésie pendant 3h, examen non invasif. Nous profiterons de ces anesthésies pour effectuer le prélèvement de larmes (2 minutes)

Impact sur les animaux

L’effet indésirable pouvant se manifester est une inflammation oculaire post chirurgie. Cette inflammation est transitoire et si elle a lieu dure 2 à 3 jours. Nous nous basons sur les effets indésirables constatés en clinique humaine. Aucune douleur n’est attendue. De même, en clinique humaine aucune douleur liée à la dégénérescence rétinienne n’est rapportée. Du stress peut être associé lors de la phase d’initialisation et du réveil des différentes anesthésies (chirurgie et examens longitudinaux). La répétition des anesthésies relativement longues pourrait entrainer des nuisances également pour l’animal (mise à jeun, temps de réveil post anesthésie désagréable).

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés afin de réaliser des études histologiques.

Remplacement

Le recours à l’animal est nécessaire, car aucun milieu de culture ou système synthétique ne permet aujourd’hui de reproduire la complexité architecturale des cellules de la rétine, en particulier les interactions structurelles et fonctionnelles de ces cellules, ainsi que la réponse immunitaire potentiellement induite par l'administration sous-rétinienne des photorécepteurs dérivés de cellules souches.

Réduction

La mise en œuvre d’un suivi longitudinal non invasif (imagerie in vivo sur les animaux anesthésié) ainsi que par électrorétinogramme (étude fonctionnelle) permet de diminuer le nombre d’animaux utilisés ainsi que la contrainte imposée aux animaux.

Raffinement

Toutes les interventions sur animaux se feront sous anesthésie générale renforcée par des compléments analgésiques et anti-inflammatoires appropriés, pour réduire la contrainte imposée aux animaux. L’acuité visuelle des animaux sera évaluée par des tests d’électrorétinogramme (ERG). Les animaux seront euthanasiés en fin d’étude et une analyse histologique sera effectuée. Leur état de santé sera surveillé tout au long de l’expérience et évalué grâce à une grille d’observation postopératoire, cela nous permettra d’intervenir immédiatement s’il y a signe de souffrance et de veiller au bien-être des animaux. Les animaux seront hébergés en paire, dans des conditions enrichies en favorisant les interactions sociales.

Choix des espèces

Le macaque est retenu comme modèle d'étude sur les critères suivants : - cette étude fait partie d'un projet préclinique qui vise à valider un produit de thérapie cellulaire qui sera ensuite utilisé chez l'homme. Elle ne peut pas être menée chez le rongeur car l’organisation de l’oeil n’est pas comparable à celle de l’Homme. Seul le primate non-humain possède une anatomie de l'œil proche de l'homme, avec notamment la présence d'une région maculaire dans la rétine centrale. - le macaque permet d'intégrer des méthodes d'évaluation fonctionnelle. Uniquement des animaux adultes entre 2 et 15 ans seront utilisés. La rétine de ces animaux est comparable à celle de l’homme à l’âge adulte.

12 macaques, six crabiers et six rhésus, vont être utilisés puis réutilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une IRM puis quatre séances d'imagerie TEP par candidat médicament, sous anesthésie générale pouvant durer 300 minutes, avec pose d'un cathéter artériel et prélèvements sanguins. Le porteur indique un stress lié à la contention et au réveil, et signale que le produit de contraste, un oxyde de fer, peut élever le taux de fer sanguin. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne permet d'étudier la distribution d'un médicament dans un "organisme entier" proche de l'humain, et conclut à la nécessité du primate.

Objectifs

L’objectif de cette étude est l’évaluation préclinique de la distribution tissulaire de candidats médicaments pour traiter des maladies telles que le diabète, certains cancers et des pathologies neuropsychiatriques comme l’addiction. Pour y parvenir, nous synthétiserons des analogues radiomarqués de ces candidats médicaments que nous injecterons à des primates non humains. La distribution tissulaire sera suivie grâce à une technique d’imagerie non invasive. Cette technique d’imagerie non invasive (tomographie par émission de positons ou monophotonique) consiste à injecter un analogue de candidat médicament radiomarqué par différents isotopes utilisés en médecine humaine. La distribution tissulaire des candidats médicaments peut ainsi être mesurée par des approches d’imagerie non-invasive correspondant aux isotopes utilisés et qui sont également utilisées en médecine humaine. Cette étude permettrait d’évaluer l’exposition tissulaire par le candidat médicament étudié lors d’une administration. Les candidats médicaments étudiés concernent le diabète, le cancer, les pathologies neuropsychiatriques comme l’addiction et également les neuroprotecteurs. Deux séances d’imagerie seront nécessaires. La première imagerie permet d’établir les paramètres pharmacocinétiques initiaux du candidat médicament. La seconde imagerie permet d’étudier la spécificité de la fixation tissulaire du candidat médicament étudié. Le candidat médicament radiomarqué sera co-administré avec une molécule à usage humain dont on sait qu’elle interagit de manière spécifique avec la cible pharmacologique du candidat médicament étudié. Typiquement, cette étude sera réalisée en co-injectant le radiotraceur avec son analogue « froid », afin qu’il rentre en compétition avec la fixation tissulaire du radiotraceur. Les doses de médicament « froid » seront choisies en fonction de la littérature et du recul de l’utilisation de cette molécule chez l’homme ou chez le primate non-humain.

Bénéfices attendus

Les retombées de ce projet sont majeures puisqu’elles permettront d’apporter des informations pertinentes sur l’exposition tissulaire et sur les spécificités de la distribution et de l’élimination des candidats médicaments étudiés. Ces résultats peuvent être extrapolés chez l’Homme.

Procédures

Les animaux auront une séance d’imagerie anatomique (IRM) puis quatre séances d’imagerie dynamique (TEP) par candidat médicament étudié. Toutes les imageries (IRM et TEP) se dérouleront sous anesthésie générale (durée 300 minutes maximum) pour une acquisition d’une durée de 240 minutes maximum. Il n’y aura pas de prélèvements sanguins pendant l’imagerie IRM. En revanche, il y aura des prélèvements sanguins à chaque imagerie TEP qui seront séparés de 15 jours au minimum. Une voie artérielle sera positionnée en début d’anesthésie (durée de la pose inférieure à 5 minutes) afin de faire les prélèvement sanguin (durée inférieure à 5 secondes) durant l’examen. Pour 2 des 4 imageries TEP, les animaux recevrons une dose pharmacologique du candidat médicament par injection intra-veineuse sur 1 minute.

Impact sur les animaux

L’effet indésirable prévu est un stress associé à la contention physique (durée inférieure à 2 minutes) précédent l’injection de l’anesthésie par voie intra musculaire ainsi qu’un stress pendant la phase de réveil (durée inférieure à 1 heure). Présence d’anesthésies répétées et relativement longues avec injections des médicaments et prélèvements sanguins.

Devenir

Le protocole expérimental ne nécessite pas d’euthanasier les animaux. Les animaux pourront être réutilisés sur décision du vétérinaire à la fin de l’étude.

Remplacement

Compte tenu de la complexité des phénomènes étudiés, il n’existe aucune méthode alternative permettant d’étudier les effets d’un candidat médicament sur un organisme entier et donc d’extrapoler les résultats chez l’Homme. Afin d’obtenir des données convaincantes d’un point de vue clinique, il est nécessaire de travailler sur un organisme entier dont l’organisation se rapproche au maximum de celle de l’Homme. Cette étude ne peut être envisagée qu’in vivo chez des primates non humains dont les déterminants pharmacocinétiques et la physiologie sont plus proches de l’Homme que celle des rongeurs.

Réduction

L’approche statistique envisagée permet la comparaison des deux conditions expérimentales entre elles avec suffisamment de puissance pour mettre en évidence un phénomène pharmacocinétique notable d’un point de vue pharmacocinétique. Cette estimation prend en compte la variabilité des mesures observées lors d’études précédentes réalisées chez les primates non-humain. Dans une perspective de réduction du nombre d’animaux nécessaires à l’étude, seulement 12 primates non-humain seront inclus. Chaque animal participera à 4 examens par molécule étudiée afin d’obtenir des données répétables et représentatives des phénomènes étudiés.

Raffinement

Pendant toute la durée de cette étude, il y aura une mise en place d’un renforcement positif avec un remplacement hebdomadaire (physique) et journalier (alimentaire, sensoriel) des enrichissements. Une surveillance quotidienne des primates non humains sera pratiquée par les zootechniciens et les expérimentateurs. Tous les examens se réalisent sous anesthésie générale. Juste avant le début de l’examen un examen clinique de l’animal sera systématiquement réalisé. Durant les examens d’imagerie, la température corporelle est monitorée et maintenue à l'aide d'une couverture chauffante à air (42°C) et une maintenance hydrique, réchauffée à 37°C, est suppléé. Les paramètres physiologiques et de ventilation sont suivis et sont utilisés comme indicateurs pour adapter la profondeur d’anesthésie et comme témoins de la gestion de l’analgésie. Durant ces examens la surveillance des animaux est renforcée jusqu’au réveil complet de l’animal (animal debout). Certains animaux possèdent une sensibilité aux agents anesthésiants. Des protocoles ont été mis en place afin d’identifier et de prévenir ces sensibilités.

Choix des espèces

La physiologie des barrières biologiques des primates non-humains est plus proche de celle des primates humains que de celle des rongeurs. Les niveaux d’expression de nombreux transporteurs de médicaments sont très différents entre les Hommes et les rongeurs. Il a été montré que les primates non-humains constituent un modèle plus prédictif de l’activité de ces transporteurs lors des études de pharmacocinétique. Aussi, afin d’étudier ces effets et extrapoler les résultats chez l’Homme, l’utilisation de primates non-humains est particulièrement pertinente. Le macaque adulte réunit tous les critères requis et constitue le meilleur choix pour notre étude.

12 macaques crabiers vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une chirurgie oculaire d'une heure puis des anesthésies répétées, mensuelles sur six mois puis tous les deux mois jusqu'à 24 mois pour la moitié d'entre eux, afin d'induire par injection une dégénérescence des photorécepteurs à cônes. Le porteur décrit une inflammation oculaire transitoire et affirme qu'aucune douleur n'est attendue en s'appuyant sur la clinique humaine, sans mentionner de test de la vision. Il indique qu'aucun milieu de culture ne reproduit la complexité de la rétine et qualifie ce modèle d'"indispensable" pour tester ensuite des thérapies chez les patients atteints de rétinite pigmentaire.

Objectifs

La Rétinopathie Pigmentaire (RP) est une maladie oculaire génétique grave qui touche environ une personne sur 3000 au niveau mondial. Cette maladie se caractérise par une perte progressive de la vision. Elle se caractérise sur le plan clinique par une perte progressive des photorécepteurs à bâtonnet suivie de la diminution de fonction des photorécepteurs à cône jusqu’à la cécité. Le système S joue un rôle essentiel dans la protection des photorécepteurs contre le stress oxydant. Nous avons démontré chez le rongeur que le système S jouait un rôle crucial dans la survie des photorécepteurs à cônes, cellules indispensables à la vision centrale et des couleurs. Il n’existe à ce jour, aucun modèle chez le primate non humain de dégénérescence des photorécepteurs à cônes. Un tel modèle est indispensable pour pouvoir tester par la suite des thérapeutiques ciblant la macula (région riche en cônes) et ainsi pouvoir envisager des traitements sur des patients atteints de rétinite pigmentaire. Le but de cette étude est de bloquer le système S par injection d’une molécule inhibitrice chez le primate non humain et de montrer une altération des cellules à cônes. La structure de la rétine sera analysée par imagerie du fond d’œil in vivo et la fonction rétinienne sera évaluée par électrorétinogramme. Nous procéderons par la suite à une analyse histologique de la rétine.

Bénéfices attendus

A ce jour, aucun modèle de dégénérescence rétinienne des photorécepteurs à cônes n’existe chez le primate non humain. Récemment, nous avons démontré chez le rongeur que le système S jouait un rôle crucial dans la survie des photorécepteurs à cônes, cellules indispensables à la vision centrale et des couleurs. Il n’existe à ce jour, aucun modèle chez le primate non humain de dégénérescence des photorécepteurs à cônes. Le but de cette étude est de créer un modèle de dégénérescence des cellules à cônes afin de pouvoir comprendre les mécanismes sous tendant cette dégénérescence et également de pouvoir tester par la suite des thérapeutiques ciblant la macula (région riche en cônes) et ainsi pouvoir envisager des traitements sur des patients atteints de rétinite pigmentaire. Le but de cette étude est de bloquer le système S par injection d’une molécule inhibitrice chez le primate non humain et d’étudier les mécanismes de la dégénérescence des photorécepteurs à cônes. Cette étude sera réalisée sur des temps courts (8 mois) afin de montrer histologiquement les modifications de la rétine et sur des temps plus longs (24 mois) afin de détecter des anomalies tardives. Nous évaluerons les changements structurels et fonctionnels de la rétine.La structure de la rétine sera analysée par imagerie du fond d’œil in vivo, la fonction rétinienne sera évaluée par électrorétinogramme et nous réaliserons une étude histologique. Un tel modèle est indispensable pour pouvoir tester par la suite des thérapeutiques ciblant la macula (région riche en cônes) et ainsi pouvoir envisager des traitements sur des patients atteints de rétinite pigmentaire.

Procédures

Tous les animaux de ce projet seront anesthésiés pour intervention chirurgicale et examens longitudinaux. Chaque animal aura une chirurgie d’une durée de 1h. Les examens longitudinaux, imagerie du fond de l’œil et électrorétinogramme durent respectivement 1 et 2 heures. Les animaux seront anesthésiés une fois par mois pendant 6 mois (n=12 animaux) et tous les 2 mois de 7 à 24 mois pour 6 animaux.

Impact sur les animaux

L’effet indésirable pouvant se manifester est une inflammation oculaire post chirurgie. Cette inflammation est transitoire et si elle a lieu dure 2 à 3 jours. Nous nous basons sur les effets indésirables constatés en clinique humaine. Aucune douleur n’est attendue. De même, en clinique humaine aucune douleur liée à la dégénérescence rétinienne n’est rapportée. Du stress peut être associé lors de la phase d’initialisation et du réveil des différentes anesthésies (chirurgie et examens longitudinaux). La répétition des anesthésies relativement longues pourrait entrainer des nuisances également pour l’animal (mise à jeun, temps de réveil post anesthésie désagréable).

Devenir

Tous les animaux n=12 seront euthanasiés afin de réaliser des études histologiques.

Remplacement

Le recours à l’animal est nécessaire, car aucun milieu de culture ou système synthétique ne permet aujourd’hui de reproduire la complexité architecturale des cellules de la rétine, en particulier les interactions structurelles et fonctionnelles de ces cellules, ainsi que la réponse immunitaire potentiellement induite par l'administration sous-rétinienne des photorécepteurs dérivés de cellules souches.

Réduction

La mise en œuvre d’un suivi longitudinal non invasif (imagerie in vivo sur les animaux anesthésié) ainsi que par électrorétinogramme (étude fonctionnelle) permet de diminuer le nombre d’animaux utilisés ainsi que la contrainte imposée aux animaux. Différents marqueurs de survie des photorécepteurs et des autres cellules rétiniennes, de cellules inflammatoires seront utilisés lors des analyses histologiques sur les 12 rétines traitées comparées aux 12 contrôles.

Raffinement

Toutes les interventions sur animaux se feront sous anesthésie générale renforcée par des compléments analgésiques et anti-inflammatoires appropriés, pour réduire la contrainte imposée aux animaux. L’acuité visuelle des animaux sera évaluée par des tests d’électrorétinogramme (ERG). Plusieurs marqueurs indiqueront l’état inflammatoire, la qualité des photorécepteurs et des cellules ganglionnaires. Leur état de santé sera surveillé tout au long de l’expérience et évalué grâce à une grille d’observation postopératoire, cela nous permettra d’intervenir immédiatement s’il y a signe de souffrance et de veiller au bien-être des animaux.

Choix des espèces

Le macaque est retenu comme modèle d'étude sur les critères suivants : - cette étude fait partie d'un projet qui vise à valider un modèle de dégénérescence des photorécepteurs à cônes Elle ne peut pas être menée chez le rongeur car l’organisation de l’œil n’est pas comparable à celle de l’Homme. Seul le primate non-humain possède une anatomie de l'œil proche de l'homme, avec notamment la présence d'une région maculaire dans la rétine centrale. - le macaque permet d'intégrer des méthodes d'évaluation fonctionnelle, telles que l'imagerie du fond de l’œil, et l'électro-rétinographie, qui peuvent être directement extrapolées à l'homme dans une démarche translationnelle. Uniquement des animaux adultes entre 2 et 15 ans seront utilisés. La rétine de ces animaux est comparable à celle de l’homme à l’âge adulte.

6 primates non-humains, 3 macaques à longue queue et 3 babouins, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, avec réutilisation possible après avis du vétérinaire. Chaque animal subit une anesthésie générale profonde de deux heures maximum, susceptible de provoquer un stress, pour tester un nouveau protocole d'anesthésie présenté comme un raffinement. Le porteur décrit un projet dont la finalité serait l'amélioration du bien-être des animaux non-humains eux-mêmes, par un réveil plus rapide après chirurgie. Il affirme qu'aucune alternative non animale ne permet de tester une procédure d'anesthésie et juge indispensable de l'adapter à chaque espèce utilisée au laboratoire.

Objectifs

Ce projet a un objectif d’amélioration du bien-être animal en raffinant la procédure d’anesthésie utilisée dans le cadre de la chirurgie expérimentale. Celui-ci intègre l’utilisation de molécules halogénées plus récentes, moins solubles dans le sang et les tissus. Effectivement ces molécules présentent une moindre toxicité et une élimination plus rapide avec pour conséquence un réveil plus rapide peu influencé par la durée de l’anesthésie. Tout ceci concourt à un meilleur réveil de l’animal à la suite d’une chirurgie et donc à une meilleure récupération post-opératoire.

Bénéfices attendus

La finalité de ce projet est l’amélioration des pratiques en expérimentation animale, par une amélioration du bien-être animal et du respect de la règle des 3R en particulier sur le raffinement des procédures d’anesthésie profonde. Effectivement il s’agit d'apporter du confort aux animaux notamment en permettant un réveil plus rapide et une meilleure récupération post-opératoire.

Procédures

Procédure unique sous anesthésie générale profonde-Durée maximale 2 heures

Impact sur les animaux

Anesthésie longue (2h maximum) pouvant engendrer un stress

Devenir

Cette procédure expérimentale est classée en classe modérée permettant une potentielle réutilisation des animaux après favorable du vétérinaire.

Remplacement

Il n’y a pas d’alternative non animale possible pour tester une nouvelle procédure d’anesthésie d’animaux. Effectivement, les aspects physiologiques et systémiques doivent être pris en compte au niveau de l’animal entier. Il nous semble indispensable de pouvoir adapter cette nouvelle procédure à toutes les espèces sur lesquelles nous travaillons de façon à appréhender leurs spécificités et leur bien-être. D’autre part, préalablement à la mise en place de cette nouvelle procédure sur modèle primate, une session de mise à jour des connaissances théoriques en anesthésie et de formation au nouveau matériel anesthésique puis une mise en place sur modèle porcin sera réalisée.

Réduction

Le nombre maximum estimé d’animaux nécessaire à cette mis en place est de 3 par espèce. En l’absence d’événement anesthésique secondaire au cours de la procédure, l’ensemble des animaux ne seront pas inclus.

Raffinement

Ce nouveau protocole d’anesthésie constitue un raffinement et une amélioration du bien-être des animaux puisqu’il permet un réveil plus rapide et améliore ainsi la récupération post-opératoire de l’animal quelque soit la procédure chirurgicale réalisée et sa durée. Une table chauffante est utilisée lors de l’anesthésie générale. La fréquence d'observation des animaux est doublée au réveil, passant de 3 à 6 fois par jours, et consiste en des examens cliniques de l’animal vigile, permettant une prise en charge individuelle et adaptée. Les animaux seront hébergés avant protocole expérimental en groupe en volière, de façon à préserver leur de mode vie en communauté. Au cours du protocole expérimental les individus traités seront hébergés de façon privilégiée en cage séparées, mais jointives permettant la vision et la communication entre congénères. Un enrichissement alimentaire (fruits et/ou légumes) est apporté quotidiennement, un enrichissement par jeux (différentes activités) est apporté en rotation dans les cages selon un programme hebdomadaire. Enfin, un aménagement (perchoirs, cordes…) des cages permet un enrichissement de l’espace.

Choix des espèces

Notre laboratoire travaille sur le grand animal dont les macaques et les babouins. Il nous semble donc indispensable de pouvoir adapter cette nouvelle procédure à toutes les espèces sur lesquelles nous travaillons de façon à appréhender leurs spécificités et améliorer leur bien-être. Macaque : Jeune adultes, à partir de 2 ans, 2.5-6Kg. Principaux sujets utilisés dans nos expérimentations Babouin : jeunes adultes (entre 18 mois et 3/4 ans), 5 à 10Kg. Principaux sujets utilisés dans nos expérimentations

12 singes cynomolgus vont être utilisés, gardés vivants à l'issue pour d'autres protocoles, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit jusqu'à vingt-cinq injections sur quinze jours, douze prises de sang sous anesthésie, six échographies ovariennes et deux laparotomies sous anesthésie générale, pour tester une molécule d'induction de l'ovulation. Le porteur affirme n'avoir constaté aucun effet secondaire lors d'expériences précédentes et fixe le point limite à une perte de 5 pour cent du poids. Il revendique le cynomolgus comme "l'espèce réglementaire reconnue" pour la reproduction, dont le cycle serait très proche de celui de la femme.

Objectifs

Dans les sociétés industrialisées, les problèmes de fertilité humaine sont de plus en plus fréquents. Pour pallier à ce véritable problème sociétal, la médecine moderne dispose de traitements hormonaux qui stimulent l’ovulation chez la femme. Au cours du traitement, les patientes reçoivent des doses massives d’hormones. Certaines d’entre elles sont réfractaires et doivent subir plusieurs traitements successifs permettant de définir pour chacune d’elle « au cas par cas » le dosage approprié capable d’induire une bonne maturation folliculaire. L’autre point délicat du traitement est l’étroitesse du champ d’action entre une bonne stimulation ovarienne et un risque d’hyperstimulation. Nous développons une solution alternative aux traitements hormonaux d’induction de l’ovulation chez la femme qui apporte une meilleure efficacité. Le but de cette étude est de tester un nouveau traitement d’induction de l’ovulation chez le primate non-humain le singe Cynomolgus (Macaca fascicularis), modèle proche de la femme. Le nouveau traitement sera comparé à un traitement d’induction de l’ovulation classiquement utilisé chez la femme.

Bénéfices attendus

Le but de notre expérience, à long terme, est de développer un nouveau traitement d'induction de l'ovulation chez la femme, tout en améliorant le bien-être et le confort des patientes.

Procédures

Les animaux seront soumis à des injections (sur animaux vigiles, 25 injections maximum par animal sur 15 jours et chaque injection durera 2 minutes maximum (en incluant l'isolement de l'animal, l'injection, et le retour dans le groupe)), des prises de sang (sur animaux anesthésiés, 12 prises de sang par traitement et par animal, à raison de 1,5 ml de sang prélevé par prise de sang, chaque prise de sang dure maximum 15 minutes (anesthésie de l'animal, sorti de la cage, prise de sang, réveil et retour dans la cage)). Les animaux seront également soumis à des échographies ovariennes par voie transabdominale, sous anesthésie générale. Il y aura 6 échographies par traitement et par animal, et chaque échographie dure environ 30 minutes. Enfin, tous les animaux subiront 2 laparotomies à au moins 2 mois d'intervalle. La laparotomie est réalisée sous anesthésie générale et dure environ 1 heure.

Impact sur les animaux

Lors de nos expériences précédentes comportant les mêmes procédures sur le singe cynomolgus, nous n'avons constaté aucun effet secondaire de notre molécule. Au long cours, seront surveillés l’apparence physique, la réponse à différents stimuli (interaction avec les animaliers lors des soins journaliers et avec les éléments d’enrichissement), le comportement avec les congénères pour l’ensemble des macaques. L’animal qui n’interagit pas sera isolé et emmené à l’infirmerie pour consultation du vétérinaire référant et analyses. A chaque anesthésie seront répertoriés le poids, le pouls, la saturation, et un examen clinique complet. Une diminution de 5% du poids ou des modifications du comportement (prostration dans un coin, relation avec les congénères, accès à la nourriture…) constitueront le point limite et nécessiteront l’arrêt de l’étude pour l’animal concerné. Les animaux sont observés quotidiennement au moins 3 fois par jour (distribution de fruits).

Devenir

A la fin de l'expérimentation, c'est à dire une fois que toutes les expériences décrites dans ce projet sont terminées, les animaux pourront être utilisés pour d'autres protocoles. La décision sera prise par le vétérinaire référent de l'animalerie et la cellule bien-être.

Remplacement

Des effets sur la fonction de reproduction ne peuvent pas être observés uniquement in vitro sur cellules ou ex-vivo. En effet, la régulation de la reproduction est issue d’une communication étroite entre l’hypothalamus, l’hypophyse et les ovaires, et requière un organisme vivant entier. D’un point de vue physiologique, le cycle sexuel du singe cynomolgus est très proche de celui de la femme et présente les mêmes particularités. Il est de 30 ± 4 jours, avec une phase lutéale et une phase folliculaire similaire à celles de la femme. De plus, comme chez la femme, le singe cynomolgus ne présente pas de période d’anoestrus ce qui n’est pas le cas du macaque rhésus.

Réduction

Le nombre d'animaux est faible, mais sera suffisant pour observer les effets souhaités.

Raffinement

Nous avons raffiné nos procédures (prise de sang sous anesthésie, procédure d’imagerie non invasive). Le système d’élevage ne sera pas modifié et il y aura un enrichissement social (hébergement en groupe, surface suffisante par animal, présence de jouets). Lors de nos expériences précédentes comportant les mêmes procédures sur le singe cynomolgus, nous n'avons constaté aucun effet secondaire de notre molécule. Au long cours, seront surveillés l’apparence physique, la réponse à différents stimuli (interaction avec les animaliers lors des soins journaliers, avec les éléments d’enrichissement,…), le comportement avec les congénères pour l’ensemble des macaques. L’animal qui n’interagit pas sera isolé et emmené à l’infirmerie pour consultation du vétérinaire référant et analyses. A chaque anesthésie seront mesurés le poids, le pouls, la saturation, et un examen clinique complet. Une diminution de 5% du poids ou des modifications du comportement (prostration dans un coin, relation avec les congénères, accès à la nourriture…) constitueront le point limite et nécessiteront l’arrêt de l’étude pour l’animal concerné. Les animaux sont observés quotidiennement au moins 3 fois par jour (distribution de fruits).

Choix des espèces

Le traitement d’induction de l’ovulation étant destiné à être utilisé chez la femme, nous avons besoin de le tester et de faire la preuve de concept in vivo chez l’espèce la plus proche de la femme d’un point de vue physiologique. Le singe cynomolgus est l’espèce réglementaire reconnue et utilisée pour l’étude de la fonction de reproduction chez la femme. D’un point de vue physiologique, le cycle sexuel du singe cynomolgus est très proche de celui de la femme et présente les mêmes particularités. Il est de 30 ± 4 jours, avec une phase lutéale et une phase folliculaire similaire à celles de la femme. De plus, comme chez la femme, le singe cynomolgus ne présente pas de période d’anoestrus ce qui n’est pas le cas du macaque rhésus. Le but étant d’induire une stimulation ovarienne, les animaux doivent être des femelles pubères de 36 mois minimum.

10 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent des séances d'imagerie sous anesthésie, l'injection de traceurs dans le cerveau ou la pose d'une chambre d'enregistrement par trois à quatre chirurgies de six à sept heures, puis des enregistrements cérébraux pendant plusieurs mois sur animal vigile entraîné à des tâches, sous contrôle de la boisson. Le porteur justifie ce contrôle hydrique par la coopération de l'animal et euthanasie les dix individus pour analyser leur cerveau. Les retombées annoncées pour les troubles humains de la conscience et l'épilepsie sont renvoyées au moyen et long terme.

Objectifs

La connectivité étendue du claustrum avec le cortex suggère son implication dans les fonctions cognitives supérieures, y compris la conscience. Des résultats récents chez la souris remettent en question la globalité des interactions entre le cortex et le claustrum et donc leur implication dans les fonctions cognitives supérieures telles que la conscience. L’objectif du projet est donc de clarifier le role du claustrum dans les fonctions corticales chez le primate non-humain en réalisant des investigations anatomiques et physiologiques. Nos travaux préliminaires suggèrent que le macaque présente des caractéristiques inattendues propres aux primates concernant l'intégration du claustrum dans le réseau cortical global, il occupe une position centrale et est fortement connecté avec l’ensemble du cortex. L'achèvement de ces travaux dans le cadre du présent projet nous permettra de construire une matrice détaillée des connections entre le claustrum et le cortex afin de déterminer la centralité du claustrum dans le réseau cortical interaréal. En fonction du contexte, l’activité cérébrale transite rapidement entre deux états cérébraux fondamentaux en fonction du contexte : un état au repos et un état actif. Les transitions rapides entre différents états et leurs distributions spatiales en fonction des exigences comportementales sont une caractéristique majeure et encore mal comprise du cerveau. Notre hypothèse de travail est que la position centrale du claustrum dans le réseau cérébral lui confère un rôle privilégié en facilitant l'orchestration des changements rapides d'états du cerveau. Nous aborderons cette question en utilisant des enregistrements multisites de plusieurs aires corticales et du claustrum lors de différents états comportementaux chez le PNH. Nous mettrons en relation les modèles de connectivité fonctionnelle et anatomique à grande échelle. Ces résultats pourraient permettre des progrès sans précédent dans la compréhension des fonctions cognitives supérieures chez les primates.

Bénéfices attendus

Les questions scientifiques abordées dans le projet sont de nature fondamentale et, comme toute recherche fondamentale en neurosciences, ont une incidence sur les questions de santé et de maladie humaines. Le choix des animaux est significatif : Le macaque est un modèle de choix pour les neuroscientifiques du monde entier, il possède de nombreuses aires corticales similaires à celles de l’homme, avec des propriétés fonctionnelles et cognitives comparables. Seul le singe présente une hiérarchie des aires corticales qui ressemble étroitement à celle de l'homme. De plus, nos résultats préliminaires suggèrent que le claustrum des primates présente des différences significatives par rapport au claustrum des rongeurs, ce qui pourrait être directement pertinent pour les processus cognitifs, y compris les transitions entre différents états du cerveau, que nous abordons ici. Ainsi, les bénéfices immédiats de nos travaux chez le singe sont pour l'interprétation de la structure et de la fonction du cortex humain, où il est évident que les expériences invasives sur les circuits cérébraux ne peuvent être réalisées. Le projet étudie les mécanismes cérébraux à grande échelle qui sont probablement impliqués dans les fonctions cognitives les plus élevées, y compris les différents états de conscience, mais aussi dans l'épilepsie. Le lien avec l'épilepsie est plausible car une des hypothèses sur le rôle du claustrum est qu’il prévient la propagation incontrôlée de vagues d’activité excitatrice en stabilisant le réseau cortical par rétroaction inhibitrice. Ainsi les bénéfices à moyen et/ou long terme seraient l’utilisation de nos résultats à des buts thérapeutiques en médecine appliquée dans le traitement des troubles de la conscience et des épilepsies e.g. par stimulation du claustrum, après validation sur des modèles précliniques.

Procédures

Pour l’étude des connections anatomiques, les animaux seront soumis sous anesthésie générale à des examens d’imagerie (1 scanner de 10min et 2 sessions d’IRM de 3-5 heures chacune) puis à l’injection de traceur dans le cerveau (1 chirurgie de 6-7 heures) avant d’être euthanasiés pour analyser le marquage neuronal. Pour l’étude des connections fonctionnelles, les animaux seront soumis sous anesthésie générale à des examens d’imagerie (1 scanner de 10min et 2 sessions d’IRM de 3-5 heures chacune) puis à la fixation d’une chambre d’enregistrement (3 chirurgies de 6-7 heures à plusieurs semaines d’intervalle). Les animaux sont entraînés à effectuer des tâches comportementales cognitives et l’activité cérébrale est enregistrée pendant plusieurs mois sur animale vigile. Les animaux sont ensuite euthanasiés pour vérifier avec précision les sites d’enregistrements.

Impact sur les animaux

Le bien-être de l’animal suivant les procédures chirurgicales fait l’objet d’un suivi régulier afin d’adapter le niveau d’antalgiques au besoin . En dehors de la période post-opératoire, les effets indésirables potentiels sont principalement liés à l’hygiène de l’implant : en cas d’infection ou d’inflammation constatée autour de l'implant, lors des soins réguliers de l'animal par les expérimentateurs, une intervention rapide est prévue en consultation avec le vétérinaire (e.g. antibiogramme et traitement antibiotique). Il existe un risque rare que l’implant devienne non fonctionnel (casse, réaction de rejet tissulaire, infection non contrôlée par voie systémique), dans ce cas l’implant est retiré lors d'une procédure chirurgicale, la plaie nettoyée parfaitement et refermée, et l'animal traité par antibiotiques. Dans chacun de ces cas le protocole est interrompu et l’animal placé sous surveillance accrue. Toutes les expériences sur les animaux sont réalisées dans le souci du bien-être des animaux. La condition de base de toutes les expériences avec des singes éveillés et entraînés au comportement est la coopération de l'animal afin qu'il puisse accomplir les tâches comportementales de manière concentrée, persévérante et précise. Or, il n'est capable de le faire que s'il n'est ni malade, ni apeuré, ni distrait. D'autre part, l'ensemble de la situation d'élevage des singes joue un rôle décisif. En effet, seul un animal vivant dans un environnement intact et stimulant est motivé et curieux, et peut donc être entraîné. Il est réalisé un suivi régulier du poids et du niveau d’hydratation de l’animal (pendant la période de contrôle hydrique), de l‘hygiène de l’implant et du niveau de douleur suite aux actes chirurgicaux. En cas de signes cliniques de déshydratation (muqueuses sèches, perte d'élasticité de la peau (plie de peau), concentration de l'urine, réduction en humidité des fèces fraîches, perte de poids corporel), le supplément en eau est augmenté après le travail et discuté avec le vétérinaire. En cas de perduration des signes de déshydratation, nourriture et liquides en biberons sont mis à disposition jusqu'à ce que l'animal ait retrouvé son poids normal. Les causes seront recherchées et discutées avec le vétérinaire, et une adaptation de la procédure de contrôle hydrique sera alors mise en place.

Devenir

A l’issue de chaque procédure, les animaux seront euthanasiés. L’analyse post-mortem du cerveau et donc l’euthanasie des 10 animaux est nécessaire à la validation scientifique projet (quantification des connexions du claustrum et validation de la position anatomique de façon précise des sites d’enregistrements).

Remplacement

La mesure de l'électrophysiologie dans le cortex n'est possible qu'avec des méthodes invasives (enregistrements de cellules individuelles), car elles seules fournissent la résolution spatiale et temporelle nécessaire pour répondre à la question. Les méthodes non invasives telles que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), l'électroencéphalographie sont donc exclues. L'étude des activités unitaires neuronales in-vivo étant essentielle pour la question de recherche, il est impossible de réaliser les expériences sur des cultures in-vitro. Enfin, les simulations informatiques ne peuvent pas répondre à nos questions de recherche car il n'y aura pas de modèle informatique suffisamment précis du cerveau d'un primate dans un avenir prévisible. En ce qui concerne la connectivité anatomique, seul le traçage peut fournir la connectivité inter-aires dirigée et pondérée dont nous avons besoin. Nous avons démontré par ailleurs que la mise en évidence des voies neuronales par IRM de diffusion (tractographie) présente pour l’instant un grand nombre de faux positifs, et l'absence de directionnalité la rendent inadéquate pour le présent projet. Néanmoins, nous utiliserons plusieurs approches statistiques et paramétriques afin d'optimiser la correspondance entre le traçage des voies neuronales et la tractographie. Nous développons également de nouveau protocoles d’IRMd afin d’augmenter la résolution spatiale et donc la précision des mesures. Cela permettra, tant ici que pour de futures expérimentations, d'utiliser l’IRMd, méthode absolument non invasive. Nous utilisons des modèles statistiques pour modéliser les comptages et ainsi comparer la variabilité intra- et inter-individuelle, e.g. en utilisant des modèles linéaires généralisés. Ces modélisations devraient permettre à terme de valider ou du moins d’estimer le degré de validité des mesures réalisées avec de nouveaux protocoles d’IRMd en comparaison avec les mesures issues du traçage neuronal via des traceurs fluorescents rétrogrades.

Réduction

Notre approche pour la réduction du nombre d’animaux se base sur une amélioration des techniques utilisées, une approche statistique prospective et le partage des données acquises dans ce projet. Le nombre de traceurs pouvant être utilisé simultanément a été augmenté de 3 à 4, réduisant ainsi le nombre d'animaux utilisés. Notre expérience montre que le risque d’une mauvaise position du site d’injection (contamination de l’aire adjacente ou de la matière blanche sousjacente), liés aux limites de résolutions de l’IRM et de la caméra du système de navigation cérébrale (1mm), représente environ 25% des cas. Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés, nous ne prévoyons pas d’utiliser plus d’animaux que nécessaire une fois que 8 régions différentes du claustrum auront été correctement ciblées (e.g. si toutes les injections de traceurs étaient correctement placées dans deux animaux, nous ne prévoyons pas d’utiliser plus d’animaux pour cette procédure). Le nombre d'animaux utilisés est déjà réduit au niveau indispensable (1 animal par site d’injection permet d’obtenir la connectivité empirique pour ce site pour des connexions impliquant plus de 8 neurones par région). Nous utiliserons plusieurs approches statistiques et paramétriques afin d'optimiser la correspondance entre le traçage de voie et la tractographie (IRMd) et les données de ce projet y seront intégrées afin d’augmenter la puissance statistique. Cela permettra, tant ici que pour de futures expérimentations, d'utiliser l'IRMd, absolument non invasive. La modélisation (modèles linéaires généralisés) des comptes issus du traçage de voie et de la tractographie, permettrons de caractériser la variabilité intra- et interindividuelle pour ces deux types de mesures de la connectivité. Pour l’étude de la connectivité fonctionnelle, deux animaux constituent le minimum internationalement reconnu pour la publication des résultats. D'autres animaux sont prévus uniquement si cela s'avérait absolument nécessaire, par exemple si l'un des animaux tombait malade et serait retiré de l'expérience. Toutes les données issues de ce projet seront partagées dans un premier temps avec les différents collaborateurs directement impliqués dans l’analyse des données et la modélisation et, dans un deuxième temps, via des sites de partage pour l’utilisation de ces données par la communauté scientifique (e.g. Zenodo).

Raffinement

Une attention particulière est portée à l'animal après la chirurgie. Une grille de score post-opératoire nous permet d’évaluer, en fonction de critères spécifiques à l'espèce, les signes indicateurs de gêne ou de souffrance plusieurs fois par jour et d'adapter le traitement antalgique si nécessaire. Ces critères prennent en compte l'apparence de l'animal, les signes cliniques (température et les fréquences cardiaque et respiratoire), son comportement, la prise de nourriture et de boisson et l'aspect de la zone opérée. Le suivi de la douleur est évalué par 2 ou 3 personnes indépendantes (expérimentateurs et zootechniciens). Par ailleurs, nous avons mis en place des techniques d’enrichissement de l’environnement. Concernant le conditionnement comportemental des animaux, nous faisons appel à une méthode d’entrainement progressive qui se base sur l’habituation et le volontariat de l’animal. Nous avons raffiné les étapes d’imagerie, en supprimant la procédure chirurgicale d’implantation d’un marqueur de navigation cérébrale, grâce au nouveau système de navigation cérébrale qui utilise le scanner CT (ou tomodensitométrie) pour aligner les images d’IRM avec un scan du crâne réalisé en per-opératoire par des caméras infrarouge pour la navigation cérébrale. Le fait d’utiliser un système d’enregistrement semi-chronique constitue également un raffinement de la procédure, les électrodes ne sont pas rétractées en dehors du cerveau après chaque session, évitant ainsi la pénétration répétée de la dure mère inévitable pour les enregistrements aigus et qui peut être douloureuse pour l’animal.

Choix des espèces

1) le cortex cérébral n’existe que chez les mammifères et 2) les fibres inter-aires sont limitées à la matière grise chez le rongeur et donc invisibles à l’IRM. Pour ces raisons, pour étudier simultanément les connexions en IRM et en microscopie, nous pouvons utiliser le carnivore ou le primate non humain. D’autre part, l’homologie entre l’homme et le carnivore est relativement pauvre mais beaucoup plus importante avec le primate non humain (PNH). Le primate non humain est donc un modèle de choix en neurosciences cognitives pour comprendre le cerveau humain. De nombreuses publications démontrent une forte homologie entre le connectome cortical de l’homme et du PNH mais également de nombreuses différences avec celui du rongeur. Nous utilisons des animaux adultes (post puberté) avec une connectivité complètement mature au moment de l’expérimentation.

10 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent plusieurs chirurgies de six à sept heures, une injection de traceur dans le cerveau ou la pose d'une chambre d'enregistrement, puis sont entraînés à des tâches cognitives sous contrôle hydrique pendant des mois avant d'être tués pour analyse du cerveau. Le porteur revendique le primate non-humain comme "modèle de choix" pour comprendre le cerveau humain et présente ces recherches sur la conscience comme fondamentales. Il évoque des bénéfices thérapeutiques renvoyés au moyen et long terme, dans l'épilepsie ou les troubles de la conscience.

Objectifs

La connectivité étendue du claustrum avec le cortex suggère son implication dans les fonctions cognitives supérieures, y compris la conscience. Des résultats récents chez la souris remettent en question la globalité des interactions entre le cortex et le claustrum et donc leur implication dans les fonctions cognitives supérieures telles que la conscience. L’objectif du projet est donc de clarifier le role du claustrum dans les fonctions corticales chez le primate non-humain en réalisant des investigations anatomiques et physiologiques. Nos travaux préliminaires suggèrent que le macaque présente des caractéristiques inattendues propres aux primates concernant l'intégration du claustrum dans le réseau cortical global, il occupe une position centrale et est fortement connecté avec l’ensemble du cortex. L'achèvement de ces travaux dans le cadre du présent projet nous permettra de construire une matrice détaillée des connections entre le claustrum et le cortex afin de déterminer la centralité du claustrum dans le réseau cortical interaréal. En fonction du contexte, l’activité cérébrale transite rapidement entre deux états cérébraux fondamentaux en fonction du contexte : un état au repos et un état actif. Les transitions rapides entre différents états et leurs distributions spatiales en fonction des exigences comportementales sont une caractéristique majeure et encore mal comprise du cerveau. Notre hypothèse de travail est que la position centrale du claustrum dans le réseau cérébral lui confère un rôle privilégié en facilitant l'orchestration des changements rapides d'états du cerveau. Nous aborderons cette question en utilisant des enregistrements multisites de plusieurs aires corticales et du claustrum lors de différents états comportementaux chez le PNH. Nous mettrons en relation les modèles de connectivité fonctionnelle et anatomique à grande échelle. Ces résultats pourraient permettre des progrès sans précédent dans la compréhension des fonctions cognitives supérieures chez les primates.

Bénéfices attendus

Les questions scientifiques abordées dans le projet sont de nature fondamentale et, comme toute recherche fondamentale en neurosciences, ont une incidence sur les questions de santé et de maladie humaines. Le choix des animaux est significatif : Le macaque est un modèle de choix pour les neuroscientifiques du monde entier, il possède de nombreuses aires corticales similaires à celles de l’homme, avec des propriétés fonctionnelles et cognitives comparables. Seul le singe présente une hiérarchie des aires corticales qui ressemble étroitement à celle de l'homme. De plus, nos résultats préliminaires suggèrent que le claustrum des primates présente des différences significatives par rapport au claustrum des rongeurs, ce qui pourrait être directement pertinent pour les processus cognitifs, y compris les transitions entre différents états du cerveau, que nous abordons ici. Ainsi, les bénéfices immédiats de nos travaux chez le singe sont pour l'interprétation de la structure et de la fonction du cortex humain, où il est évident que les expériences invasives sur les circuits cérébraux ne peuvent être réalisées. Le projet étudie les mécanismes cérébraux à grande échelle qui sont probablement impliqués dans les fonctions cognitives les plus élevées, y compris les différents états de conscience, mais aussi dans l'épilepsie. Le lien avec l'épilepsie est plausible car une des hypothèses sur le rôle du claustrum est qu’il prévient la propagation incontrôlée de vagues d’activité excitatrice en stabilisant le réseau cortical par rétroaction inhibitrice. Ainsi les bénéfices à moyen et/ou long terme seraient l’utilisation de nos résultats à des buts thérapeutiques en médecine appliquée dans le traitement des troubles de la conscience et des épilepsies e.g. par stimulation du claustrum, après validation sur des modèles précliniques.

Procédures

Pour l’étude des connections anatomiques, les animaux seront soumis sous anesthésie générale à des examens d’imagerie (1 scanner de 10min et 2 sessions d’IRM de 3-5 heures chacune) puis à l’injection de traceur dans le cerveau (1 chirurgie de 6-7 heures) avant d’être euthanasiés pour analyser le marquage neuronal. Pour l’étude des connections fonctionnelles, les animaux seront soumis sous anesthésie générale à des examens d’imagerie (1 scanner de 10min et 2 sessions d’IRM de 3-5 heures chacune) puis à la fixation d’une chambre d’enregistrement (3 chirurgies de 6-7 heures à plusieurs semaines d’intervalle). Les animaux sont entraînés à effectuer des tâches comportementales cognitives et l’activité cérébrale est enregistrée pendant plusieurs mois sur animale vigile. Les animaux sont ensuite euthanasiés pour vérifier avec précision les sites d’enregistrements.

Impact sur les animaux

Le bien-être de l’animal suivant les procédures chirurgicales fait l’objet d’un suivi régulier afin d’adapter le niveau d’antalgiques au besoin . En dehors de la période post-opératoire, les effets indésirables potentiels sont principalement liés à l’hygiène de l’implant : en cas d’infection ou d’inflammation constatée autour de l'implant, lors des soins réguliers de l'animal par les expérimentateurs, une intervention rapide est prévue en consultation avec le vétérinaire (e.g. antibiogramme et traitement antibiotique). Il existe un risque rare que l’implant devienne non fonctionnel (casse, réaction de rejet tissulaire, infection non contrôlée par voie systémique), dans ce cas l’implant est retiré lors d'une procédure chirurgicale, la plaie nettoyée parfaitement et refermée, et l'animal traité par antibiotiques. Dans chacun de ces cas le protocole est interrompu et l’animal placé sous surveillance accrue. Toutes les expériences sur les animaux sont réalisées dans le souci du bien-être des animaux. La condition de base de toutes les expériences avec des singes éveillés et entraînés au comportement est la coopération de l'animal afin qu'il puisse accomplir les tâches comportementales de manière concentrée, persévérante et précise. Or, il n'est capable de le faire que s'il n'est ni malade, ni apeuré, ni distrait. D'autre part, l'ensemble de la situation d'élevage des singes joue un rôle décisif. En effet, seul un animal vivant dans un environnement intact et stimulant est motivé et curieux, et peut donc être entraîné. Il est réalisé un suivi régulier du poids et du niveau d’hydratation de l’animal (pendant la période de contrôle hydrique), de l‘hygiène de l’implant et du niveau de douleur suite aux actes chirurgicaux. En cas de signes cliniques de déshydratation (muqueuses sèches, perte d'élasticité de la peau (plie de peau), concentration de l'urine, réduction en humidité des fèces fraîches, perte de poids corporel), le supplément en eau est augmenté après le travail et discuté avec le vétérinaire. En cas de perduration des signes de déshydratation, nourriture et liquides en biberons sont mis à disposition jusqu'à ce que l'animal ait retrouvé son poids normal. Les causes seront recherchées et discutées avec le vétérinaire, et une adaptation de la procédure de contrôle hydrique sera alors mise en place.

Devenir

A l’issue de chaque procédure, les animaux seront euthanasiés. L’analyse post-mortem du cerveau et donc l’euthanasie des 10 animaux est nécessaire à la validation scientifique projet (quantification des connexions du claustrum et validation de la position anatomique de façon précise des sites d’enregistrements).

Remplacement

La mesure de l'électrophysiologie dans le cortex n'est possible qu'avec des méthodes invasives (enregistrements de cellules individuelles), car elles seules fournissent la résolution spatiale et temporelle nécessaire pour répondre à la question. Les méthodes non invasives telles que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), l'électroencéphalographie sont donc exclues. L'étude des activités unitaires neuronales in-vivo étant essentielle pour la question de recherche, il est impossible de réaliser les expériences sur des cultures in-vitro. Enfin, les simulations informatiques ne peuvent pas répondre à nos questions de recherche car il n'y aura pas de modèle informatique suffisamment précis du cerveau d'un primate dans un avenir prévisible. En ce qui concerne la connectivité anatomique, seul le traçage peut fournir la connectivité inter-aires dirigée et pondérée dont nous avons besoin. Nous avons démontré par ailleurs que la mise en évidence des voies neuronales par IRM de diffusion (tractographie) présente pour l’instant un grand nombre de faux positifs, et l'absence de directionnalité la rendent inadéquate pour le présent projet. Néanmoins, nous utiliserons plusieurs approches statistiques et paramétriques afin d'optimiser la correspondance entre le traçage des voies neuronales et la tractographie. Nous développons également de nouveau protocoles d’IRMd afin d’augmenter la résolution spatiale et donc la précision des mesures. Cela permettra, tant ici que pour de futures expérimentations, d'utiliser l’IRMd, méthode absolument non invasive. Nous utilisons des modèles statistiques pour modéliser les comptages et ainsi comparer la variabilité intra- et inter-individuelle, e.g. en utilisant des modèles linéaires généralisés. Ces modélisations devraient permettre à terme de valider ou du moins d’estimer le degré de validité des mesures réalisées avec de nouveaux protocoles d’IRMd en comparaison avec les mesures issues du traçage neuronal via des traceurs fluorescents rétrogrades.

Réduction

Notre approche pour la réduction du nombre d’animaux se base sur une amélioration des techniques utilisées, une approche statistique prospective et le partage des données acquises dans ce projet. Le nombre de traceurs pouvant être utilisé simultanément a été augmenté de 3 à 4, réduisant ainsi le nombre d'animaux utilisés. Notre expérience montre que le risque d’une mauvaise position du site d’injection (contamination de l’aire adjacente ou de la matière blanche sousjacente), liés aux limites de résolutions de l’IRM et de la caméra du système de navigation cérébrale (1mm), représente environ 25% des cas. Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés, nous ne prévoyons pas d’utiliser plus d’animaux que nécessaire une fois que 8 régions différentes du claustrum auront été correctement ciblées (e.g. si toutes les injections de traceurs étaient correctement placées dans deux animaux, nous ne prévoyons pas d’utiliser plus d’animaux pour cette procédure). Le nombre d'animaux utilisés est déjà réduit au niveau indispensable (1 animal par site d’injection permet d’obtenir la connectivité empirique pour ce site pour des connexions impliquant plus de 8 neurones par région). Nous utiliserons plusieurs approches statistiques et paramétriques afin d'optimiser la correspondance entre le traçage de voie et la tractographie (IRMd) et les données de ce projet y seront intégrées afin d’augmenter la puissance statistique. Cela permettra, tant ici que pour de futures expérimentations, d'utiliser l'IRMd, absolument non invasive. La modélisation (modèles linéaires généralisés) des comptes issus du traçage de voie et de la tractographie, permettrons de caractériser la variabilité intra- et interindividuelle pour ces deux types de mesures de la connectivité. Pour l’étude de la connectivité fonctionnelle, deux animaux constituent le minimum internationalement reconnu pour la publication des résultats. D'autres animaux sont prévus uniquement si cela s'avérait absolument nécessaire, par exemple si l'un des animaux tombait malade et serait retiré de l'expérience. Toutes les données issues de ce projet seront partagées dans un premier temps avec les différents collaborateurs directement impliqués dans l’analyse des données et la modélisation et, dans un deuxième temps, via des sites de partage pour l’utilisation de ces données par la communauté scientifique (e.g. Zenodo).

Raffinement

Une attention particulière est portée à l'animal après la chirurgie. Une grille de score post-opératoire nous permet d’évaluer, en fonction de critères spécifiques à l'espèce, les signes indicateurs de gêne ou de souffrance plusieurs fois par jour et d'adapter le traitement antalgique si nécessaire. Ces critères prennent en compte l'apparence de l'animal, les signes cliniques (température et les fréquences cardiaque et respiratoire), son comportement, la prise de nourriture et de boisson et l'aspect de la zone opérée. Le suivi de la douleur est évalué par 2 ou 3 personnes indépendantes (expérimentateurs et zootechniciens). Par ailleurs, nous avons mis en place des techniques d’enrichissement de l’environnement. Concernant le conditionnement comportemental des animaux, nous faisons appel à une méthode d’entrainement progressive qui se base sur l’habituation et le volontariat de l’animal. Nous avons raffiné les étapes d’imagerie, en supprimant la procédure chirurgicale d’implantation d’un marqueur de navigation cérébrale, grâce au nouveau système de navigation cérébrale qui utilise le scanner CT (ou tomodensitométrie) pour aligner les images d’IRM avec un scan du crâne réalisé en per-opératoire par des caméras infrarouge pour la navigation cérébrale. Le fait d’utiliser un système d’enregistrement semi-chronique constitue également un raffinement de la procédure, les électrodes ne sont pas rétractées en dehors du cerveau après chaque session, évitant ainsi la pénétration répétée de la dure mère inévitable pour les enregistrements aigus et qui peut être douloureuse pour l’animal.

Choix des espèces

1) le cortex cérébral n’existe que chez les mammifères et 2) les fibres inter-aires sont limitées à la matière grise chez le rongeur et donc invisibles à l’IRM. Pour ces raisons, pour étudier simultanément les connexions en IRM et en microscopie, nous pouvons utiliser le carnivore ou le primate non humain. D’autre part, l’homologie entre l’homme et le carnivore est relativement pauvre mais beaucoup plus importante avec le primate non humain (PNH). Le primate non humain est donc un modèle de choix en neurosciences cognitives pour comprendre le cerveau humain. De nombreuses publications démontrent une forte homologie entre le connectome cortical de l’homme et du PNH mais également de nombreuses différences avec celui du rongeur. Nous utilisons des animaux adultes (post puberté) avec une connectivité complètement mature au moment de l’expérimentation.

36 macaques crabiers vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une chirurgie d'ouverture de l'abdomen pour poser un implant de télémétrie, des injections d'un candidat vaccin et jusqu'à vingt-et-un prélèvements sanguins et écouvillonnages sur treize mois. À l'issue de cette phase ils ne sont pas tués mais transférés vivants vers un second établissement pour une épreuve infectieuse par les virus des fièvres hémorragiques. Le porteur affirme que le macaque est le "seul modèle pertinent" et qu'il est impossible de mener ce projet avec une autre espèce.

Objectifs

Cartains virus spécifiques à l’Amérique Latine sont à l’origine de fièvres hémorragiques comme les virus Guanarito, Machupo, Sabia, Chapare et Junin. Un vaccin existe seulement pour ce dernier alors que les autres virus sont aussi responsables d’émergences sporadiques avec un taux de mortalité élevé (jusqu’à 30%). Un nouveau vaccin a déjà prouvé son efficacité en protégeant des macaques cynomolgus contre les virus Machupo et Guanarito. Il reste à prouver son efficacité contre les autres virus cité ci-dessus pour valider la protection contre tous ces virus spécifiques à l’Amérique du Sud responsable de fièvres hémorragiques. L’objectif de ce projet est de démontrer le potentiel de protection de ce nouveau vaccin contre 4 autres virus non testés à ce jour et vise donc à : - Montrer la protection acquise grâce au vaccin contre tous ces virus spécifiques à l’Amérique du Sud provoquant des fièvres hémorragiques - Etudier le niveau de protection et les mécanismes de protection - Tester la protection à court et à long terme du vaccin Le projet utilisera 36 macaques cynomolgus et se déroulera chronogiquement dans 2 établissements utilisateurs.

Bénéfices attendus

Un tel vaccin pourrait permettre de proposer une protection contre toute cette famille de virus et ainsi être préparé pour lutter contre l’émergence possible de l’un de ces virus à fort potentiel épidémique. En effet, étant donné la faible fréquence des épidémies occasionnées par chacun de ces virus et le faible nombre de cas impliqués, il n’est pas raisonnable de développer des vaccins individuels contre chacun d’entre eux. La seule méthode rationnelle et pragmatique qui permet d’envisager un développement industriel d’un tel vaccin est de proposer un candidat qui permet de protéger contre l’ensemble des fièvres hémorragiques par cette famille de virus. De plus, le large spectre de ce vaccin pourrait conférer une protection contre d’éventuels autres virus émergents. Si l’efficacité de ce vaccin est prouvée contre les virus d’intérêt chez le macaque cynomolgus, les études réglementaires pour la mise sur le marché de ce candidat vaccin pourront être réalisées.

Procédures

Concernant la phase d’immunisation et de vérification de l’innocuité et de l’immunogénicité du candidat vaccin, les animaux seront soumis à une chirurgie d’implantation abdominale d’un dispositif permettant de mesurer la température corporelle en temps réel (environ 30 min), 1 à 2 injections intramusculaire du vaccin, puis 1 à 21 prélèvements sanguins et écouvillons nasaux et buccaux sur 1 à 13 mois (environ 15 min à chaque session de prélèvements).

Impact sur les animaux

Toutes les interventions sont réalisées sous anesthésie générale. L’inocuité du vaccin utilisé ayant déjà été démontré dans ce modèle, il n’est attendu aucun effet secondaire du produit testé. La chirurgie d’implantation du dispositif de télémétrie (ouverture de l’abdomen) peut engendrer des douleurs opératoires prises en charge médicalement jusqu’à cicatrisation. Les anesthésies et prélèvements sanguins répétés peuvent générer de l’inconfort ainsi que des hématomes aux sites de prélèvements.

Devenir

Tous les animaux sont gardés en vie à la fin du projet afin de continuer le projet dans l’EU 2/2 pour la phase de challenge infectieux. Ils sont examinés par un vétérinaire pour vérifier leur aptitude au transport avant d’être transférés.

Remplacement

Ce vaccin a déjà été testé et validé in vitro contre certains virus responsables de fièvres hémorragiques. Cependant, seul un test sur primates non-humains sera à même de prouver l’efficacité et l’innocuité de cette vaccination ciblant plusieurs virus. Ce projet est une phase pré-clinique en amont des études réglementaires de mise sur la marché de candidats médicaments.

Réduction

A un stade pré-clinique en amont de la phase réglementaire, l’utilisation de 3 animaux par groupe est suffisante pour répondre aux objectifs du projet. Pour la phase réglementaire, un nombre plus important d’animaux sera nécessaire mais cette phase ne sera pas lancée avant de s’assurer du caractère prometteur du vaccin en question, ceci afin de réduire le nombre d’animaux globaux. Le présent projet utilisera 12 groupes de 3 animaux chacun : 4 virus à tester x 2 conditions (vaccin vs contrôle) + 4 conditions temporelles.

Raffinement

- Hébergement : les animaux seront hébergés au minimum par paire. Pour une question de taille d’hébergement dans l’établissement 2/2 et d’optimisation de l’étude, les groupes seront composés en trio socialement compatibles. Un programme d’enrichissement spécifique à l’espèce et à l’âge des animaux utilisés est mis en place sur tout le site, et supervisé par le responsable du bien-être animal. Les enrichissements sont structurels (perchoirs, balançoire…), alimentaires (graines pour fourragement, fruits, friandises…) ou consistent en l’apport d’objets de manipulation changés régulièrement. - Suivi de la température corporelle : les animaux seront équipés d’un implant de télémétrie permettant de suivre en temps réel la température corporelle considérée comme donnée d’entrée essentielle renseignant sur l’état d’infection des animaux. Malgré une chirurgie pour la mise en place de l’implant, le fait d’équiper les animaux avec un tel dispositif représente un raffinement en tant que mesure non invasive et paramètre de surveillance dans le cadre des points limites. - Procédures : les animaux seront anesthésiés pour chaque intervention et la chirurgie d’implantation est réalisée sous couverture antalgique. Afin de limiter l’impact des prélèvements sanguins répétés, les sites de prélèvements seront alternés. En cas d’hématome, un autre site de prélèvement sera utilisé et de la pommade sera appliquée sur l’hématome. Une grille de points limite est mise en place pour détecter tout problème inattendu

Choix des espèces

Il n'existe pas de modèles rongeurs capables de reproduire les symptômes et les réponses immunitaires retrouvées chez l'Homme au cours des fièvres hémorragiques. Certaines espèces de cobayes et certaines souris génétiquement modifiées reproduisent en partie les symptômes et les réponses immunitaires ayant lieu chez l'Homme. Les macaques cynomolgus représentent le seul modèle pertinent : Ils développent un tableau clinique similaire à celui observé chez l’Homme ainsi que les mêmes issues. Il est impossible de réaliser ce projet en utilisant un autre modèle animal que les macaques cynomolgus. Ce projet ne nécessite pas d'exigences particulières concernant le stade de développement des animaux utilisés hormis le fait de former des groupes homogènes en âge et poids pour pouvoir analyser les résultats sans biais. Les animaux utilisés seront des juvéniles sevrés d’au moins 12 mois et de moins de 3 ans. En effet, en raison de la taille des hébergements de l’établissement 2/2 et afin de pouvoir garder les groupes en trio d’animaux socialement comptabibles, ces derniers doivent être âgés de moins de 3 ans.