Macaques à longue queue

Jusqu'à cinquante examens IRM de deux heures et cent prélèvements sanguins par animal sur cinq ans, sous anesthésie répétée : 12 macaques, six à longue queue et six rhésus, sont utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Contrairement à la plupart des projets, ils ne sont pas tués à l'issue mais réutilisés dans de nouveaux projets après avis vétérinaire. Le porteur reconnaît que la contention et les suites de l'anesthésie peuvent nuire aux animaux et entraîner une perte de poids, et que le lithium administré peut endommager la fonction rénale. L'étude vise à développer des méthodes d'imagerie métabolique du cerveau.

Objectifs

De nombreuses pathologies cérébrales, neurodégenératives ou psychiatriques, présentent des altérations précoces du métabolisme énergétique, de la neurotransmission ou de la physiologie cellulaire notamment des gradients ioniques transmembranaires. De nouvelles approches d’imagerie par résonance magnétique à haut champ offrent des perspectives prometteuses pour l’étude non-invasive de ces processus physiologiques et biochimiques. Cette multitude d’informations pourraient aider dans la compréhension des processus physiopathologiques en cours dans de nombreuses maladies cérébrales et pour l’évaluation de nouvelles thérapies. Notre projet vise à repousser les limites de l’imagerie métabolique par RMN à travers le développement et la validation d’outils dédiés à l’IRM à haut champ, notamment les schémas d’acquisition optimisés pour les différents noyaux d’intéret en recherche biomédicale et observables in vivo. Nous mènerons des expériences chez le primate non-humain anesthésié pour développer et valider de nouveaux outils d’imagerie cérébrale. En particulier, ces outils serviront à détecter et cartographier la distribution cérébrale en lithium, un élément possédant des propriétés neuroprotectrices et régulateur de l’humeur, chez des animaux auxquels auraient été administrées un traitement aigüe ou chronique aux sels de lithium à des doses thérapeutiques. D’autre part, ces méthodes seront mises en œuvre pour étudier l’activation cérébrale chez l’animal.

Bénéfices attendus

Les méthodes validées et données de référence acquises à l’occasion de ce projet seront utiles pour aider dans la compréhension des processus physiologiques et biochimiques en condition normales et préfigurer les études de recherche biomédicale chez l’Homme par IRM à ultra-haut champ magnétique qui pourraient à terme participer à l’évaluation de nouvelles thérapies.

Procédures

Dans certains cas, des prélèvements sanguins (de quelques secondes) pourront être réalisés chez l’animal anesthésié (juste avant ou juste après l’examen IRM). Le projet prévoit des examens IRM chez l’animal anesthésié à une fréquence maximale bimensuelle et une durée typique de 120 minutes. En pratique, nous envisageons moins de 50 examens IRM et moins de 100 prélèvements sur 5 ans pour chaque animal.

Impact sur les animaux

Les examens IRM sont en eux-mêmes non-invasifs. Par contre, le stress de la contention et les contrecoups de l’anesthésie peuvent être délétères entrainant une possible perte de poids. A long terme ou en cas de surdosage, les sels de lithium peuvent etre délèteres à la fonction rénale.

Devenir

Après avis favorable du vétérinaire, les animaux pourront être réutilisés dans de nouveaux projets.

Remplacement

Nos tests préliminaires seront systématiquement menés sur des objet-tests aux dimensions et caractéristiques électromagnétiques comparables à celles d’un cerveau de macaque adulte. Toutefois, aucun objet-test ne reproduit la complexité anatomique, fonctionnelle et métabolique du cerveau. Le passage par l’expérimentation animale demeure donc une nécessité.

Réduction

Nous comptons utiliser une douzaine de macaques (mâles et femelles), nombre suffisant à la mise au point de nos méthodes et à l’acquisition de données de référence. Les analyses statistiques nécessaires à la validation de nos méthodes, notamment pour l’évaluation de leur reproductibilité et l’établissement de valeurs/images de référence seront déployées. Dans la mesure du possible, nous comptons utiliser des macaques ayant déjà participé à d’autres projets de recherche afin de limiter globalement le nombre de PNH nécessaires en recherche biomédicale.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en groupe sociaux stables. Les animaux seront anesthésiés lors des examens RMN et leurs paramètres physiologiques (température corporelle, nombre de respirations par minute) seront suivis en continu afin d’éviter tout effet négatif ou inconfort pour les animaux. Le réveil après les anesthésies est également surveillé de près pour s’assurer que l’animal récupère bien et se nourrit. Les animaux sont suivis régulièrement afin de détecter tout indicateur de souffrance et déterminer si besoin l’arrêt de l’expérimentation en accord avec les points-limites et la structure chargée du bien-être animal et les conseils vétérinaires.

Choix des espèces

Phylogénétiquement très proche de l'homme (développement cortical et sous-cortical), le macaque permet de poursuivre le développement des méthodes préalablement mises au point chez les rongeurs dans des conditions plus proches de l'examen chez l'humain notamment en matière de résolution et d'équipement. Il s'agit d'une étape nécessaire à la validation de nos approches avant l'application chez l’Homme. Pour des raisons pratiques (équipements IRM et autres appareillages) de mise en œuvre, des animaux adultes seront examinés. Pour le macaque, dans le souci de réduire le nombre global d’animaux utilisés dans des protocoles de recherche, nous souhaitons réutiliser dans la mesure du possible des macaques adultes sains âgés de moins de 15 ans au début du projet.

Gardés en vie et réutilisés à l'issue, 3 macaques à longue queue vont être utilisés dans une étude de pharmacocinétique, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit jusqu'à trente prélèvements de sang, une administration intraveineuse sous anesthésie et deux administrations orales en contention vigile, sur six à neuf semaines. Le projet teste une forme orale d'un médicament contre les maladies neurodégénératives, déjà administré par voie intraveineuse. Le macaque est retenu pour la ressemblance de son système digestif avec celui de l'humain.

Objectifs

Ce projet concerne le développement d’un nouveau médicament destiné au traitement de maladies neurodégénératives graves, comme la sclérose latérale amyotrophique. Les études déjà réalisées chez plusieurs espèces animales ainsi que chez des volontaires sains ont montré que ce médicament est bien toléré et ne présente pas de toxicité notable. Actuellement, ce traitement est administré par injection intraveineuse plusieurs fois par semaine à l’hôpital. Ce mode d’administration est contraignant pour les patients, car il nécessite des interventions répétées par du personnel médical, et entraîne des coûts élevés. L’objectif principal du projet est de développer une forme du médicament pouvant être prise par voie orale, sous forme de comprimé. Cette approche vise à simplifier le traitement, en le rendant plus facile à administrer et plus adapté à une utilisation sur le long terme. Le projet a pour but de vérifier si cette nouvelle formulation permet au médicament de passer correctement dans la circulation sanguine et de rester suffisamment longtemps dans l’organisme pour agir. Ces paramètres seront étudiés chez des primates non humains, afin d’obtenir des informations pertinentes pour une utilisation future chez l’Homme. À terme, cette nouvelle voie d’administration pourrait améliorer la prise en charge des patients et permettre d’envisager l’utilisation de ce médicament dans d’autres maladies neurodégénératives chroniques, comme la maladie d’Alzheimer.

Bénéfices attendus

A court terme, ce projet permettra d’établir l’intérêt de la formulation de comprimés pour l’administration par voie orale d’un nouveau médicament qui est prometteur pour les pathologies neurodégénératives (diminution des symptômes ou de l'avancée des maladies) pour ensuite poursuivre avec des études d’efficacité puis des études réglementaires de mise sur le marché d’un nouveau médicament. Si ce projet démontre que l’administration du médicament par voie orale est équivalente à l’administration par voie intraveineuse cela permettra aux patients de bénéficier d’un meilleur confort de traitement.

Procédures

Dans ce projet, les 3 animaux sont soumis à : - Trois périodes d’isolement en cage individuelle (sans isolement visuel et olfactif avec ces congénères) pendant une durée

Impact sur les animaux

Ce nouveau médicament a déjà été évalué chez plusieurs espèces animales dont le macaque cynomolgus et n’a pas montré d’effet indésirable après administration par voie intraveineuse. Nous ne connaissons pas les éventuels effets indésirables après administration par voie orale. Les administrations et les prélèvements sanguins réalisés en contention vigile engendreront du stress et une douleur liée à la piqûre, et les prélèvements sanguins répétés pourront entrainer l’apparition d’hématomes.

Devenir

Tous les animaux (3) sont gardés en vie à la suite de cette procédure. Ils seront examinés par un vétérinaire pour vérifier qu’ils ont recouvré leur état de santé en fin de protocole.

Remplacement

Il n'existe pas de méthodes alternatives pour remplacer le présent projet. Des études in vitro ont déjà été réalisées mais ne permettent pas de reproduire toutes les conditions représentant la complexité d'un système digestif humain. Le modèle animal est donc nécessaire pour évaluer le passage dans le sang et l'élimination de ce nouveau médicament après administration par voie orale dans le temps.

Réduction

Étant donné que ce nouveau médicament est éliminé rapidement de l’organisme, l’utilisation continue des 3 mêmes animaux au cours de l’étude est possible, tout en respectant des phases de repos (2 à 3 semaines) entre les différentes phases expérimentales. Le nombre pertinent d’animaux retenu est de 3 par phase. Ce choix repose sur des données issues d’études antérieures réalisées chez le primate non-humain, notamment lors d’injections intraveineuses de ce nouveau médicament, ainsi que sur l’analyse d’études similaires rapportées dans la littérature. Dans ces travaux précédents, un effectif de 3 animaux par groupe avait permis d’obtenir des résultats satisfaisants concernant le passage du médicament dans la circulation sanguine ainsi que son élimination. Ainsi, cet effectif est considéré comme scientifiquement pertinent pour générer des données fiables tout en respectant le principe de réduction du nombre d’animaux.

Raffinement

- Hébergement : Les animaux pourront être temporairement placés en cage individuelle pendant de courtes périodes (moins de 24 heures), toutes les 2 à 3 semaines, afin de faciliter leur manipulation et d’éviter les conflits entre individus ne se connaissant pas. Ils garderont un contact visuel et olfactif avec leurs congénères. En dehors de ces périodes, les animaux seront maintenus dans leurs groupes sociaux habituels. Dès leur arrivée, ils sont habitués à la présence humaine et aux manipulations. Un programme d’enrichissement adapté à l’espèce et à l’âge des animaux est mis en place sur tout le site, comprenant des structures, des objets à manipuler et des friandises, et est supervisé par le responsable du bien-être animal. - Procédures : Pour l'administration par injection intraveineuse, les animaux seront anesthésiés afin de réduire le stress et la douleur liés aux manipulations et aux prélèvements sanguins. Après réveil, les prélèvements suivants seront réalisés sans anesthésie pour éviter des anesthésies répétées. Pour les administrations par voie orale, aucune anesthésie ne sera utilisée pour garantir la sécurité des animaux. Toutes les manipulations sont effectuées de manière à minimiser le stress. - Prélèvements et suivi : Pour réduire l’impact des prélèvements sanguins répétés, différents sites de ponction seront utilisés et alternés. En cas de marque ou de petite réaction locale, des soins appropriés seront appliqués. Des critères précis de surveillance permettent d’évaluer l’état des animaux tout au long de l’étude. Si des signes de souffrance apparaissent, la procédure sera interrompue immédiatement.

Choix des espèces

Parmi les différentes espèces envisageables, le macaque cynomolgus apparaît comme le modèle le plus pertinent, en raison de la proximité de son système digestif avec celui de l’Homme. À l’inverse, la souris et le rat présentent un système digestif trop différent de celui de l’humain. Par ailleurs, cette étude constituant une analyse préliminaire et la vitesse de passage du nouveau médicament dans la circulation sanguine après administration par voie orale restant inconnue, nous souhaitons éviter des modèles présentant une vidange de l'estomac trop rapide, comme c'est le cas chez le chien, ou trop lente, comme chez le porc. Les animaux utilisés seront des juvéniles ou de jeunes adultes ne dépassant pas les 5kg afin de pouvoir garantir une contention vigile sécuritaire pour le personnel lors des administrations par voie orale notamment (absence de canines adultes).

Une partie des macaques provient d'autres projets, réintégrés avant leur fin de prise en charge. Ces macaques à longue queue et rhésus subissent des chirurgies lourdes, pose d'implants crâniens, de chambres et de matrices d'électrodes jusqu'à huit heures, injections intracorticales, sous un niveau de souffrance modéré. Le travail sur animal éveillé s'accompagne d'un contrôle de l'accès à l'eau pour maintenir leur motivation aux tâches visuelles. Le dossier compte 16 des 44 individus comme réutilisés et 28 comme tués, quand la justification du devenir affirme les euthanasier tous pour prélever le cerveau.

Objectifs

Certaines maladies de la rétine, comme la rétinite pigmentaire, entraînent une perte progressive de la vue, car elles détruisent peu à peu les cellules sensibles à la lumière. Pour les patients souffrant de cécité, les traitements actuels, comme les prothèses rétiniennes, ne permettent qu’une récupération partielle de la vision. Ce projet explore des méthodes innovantes qui utilisent des protéines capables de réagir à la lumière ou aux ultrasons pour « rallumer » les neurones encore présents dans la rétine ou dans le cerveau. Ces approches, appelées optogénétique et sonogénétique, pourraient offrir une nouvelle façon de restaurer la perception visuelle, même lorsque la connexion naturelle entre l’œil et le cerveau est endommagée. Les chercheurs se posent plusieurs questions importantes : est-il possible de stimuler les neurones restants de manière ciblée pour produire des signaux visuels que le cerveau puisse transformer en perception visuelle ? Les mêmes techniques peuvent-elles fonctionner si l’on agit non plus sur la rétine, mais directement sur certaines zones du cerveau qui traitent l’information visuelle? Comprendre comment ces neurones réagissent à ces stimulations pourrait ouvrir la voie à des stratégies pour restaurer la vision même dans des cas où la rétine est très endommagée. En répondant à ces questions, le projet vise non seulement à tester la faisabilité de ces nouvelles approches, mais aussi à mieux comprendre comment les différentes parties de la voie visuelle collaborent pour produire la perception de la lumière et des formes, ce qui est essentiel pour concevoir des traitements réellement efficaces pour les patients souffrant de cécité dégénérative.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à développer de nouvelles solutions pour aider des personnes ayant perdu la vision à retrouver une perception visuelle, en transmettant directement des informations au cerveau. Aujourd’hui, environ 39 millions de personnes dans le monde souffrent de troubles visuels importants, et ce nombre devrait fortement augmenter dans les prochaines décennies en raison du vieillissement de la population. Ces déficits visuels ont un impact majeur sur l’autonomie et la qualité de vie des patients. Certaines méthodes permettent déjà d’améliorer la vision lorsque l’œil est partiellement fonctionnel. En revanche, pour les personnes dont la connexion entre l’œil et le cerveau est endommagée, comme dans le cas du glaucome, il n’existe actuellement pas de solution thérapeutique efficace. Des recherches récentes ont montré qu’il est possible d’activer des neurones du cerveau à l’aide d’ultrasons ou de lumière après une intervention de thérapie génique. Ce projet a pour but de développer et de mieux comprendre ces approches innovantes. À court terme, il permettra de démontrer que des zones du cerveau liées à la vision peuvent être activées de façon ciblée et que cette activation peut entraîner des réponses comportementales chez l’animal. À plus long terme, ces travaux pourraient contribuer au développement de dispositifs médicaux implantables, capables de stimuler directement les zones visuelles du cerveau, dans l’objectif d’offrir de nouvelles perspectives de restauration de la vision chez des patients atteints de cécité sévère.

Procédures

Tous les animaux feront l’objet de prélèvements sanguins destinés aux analyses ainsi qu’au suivi biologique (2 fois par an durant une courte anesthésie ; ~1h), incluant des examens d’hématologie, de biochimie sanguine et des analyses urinaires. La majorité des animaux seront également concernés par des interventions chirurgicales : - pour la pose d’un implant de fixation (n=28, durée ~3h) ou de la base (n=4, durée ~ 4 h) - pour la pose d’une chambre (n=14, ~4h) ou de matrices d’électrodes (n=9, durée ~8h) - pour des injections intra-corticales (n=8 pour procédure #1 et n=25 pour procédure #2 ; durée~8h) - pour la pose du crane translucide (n=5, durée ~4h) Les animaux pourront être soumis à des séances d’imagerie de fond d’œil (n=13), et d’imagerie de type IRM (n=44). Les animaux après chaque chirurgie seront hébergés dans des cages individuelles puis remis avec leurs congénères après un total rétablissement soit après 48-72 heures. Pour les acquisitions de données physiologiques sur animal anesthésié (n=12 , lots 1 à 4 de la procédure 2), une seule séance par semaine sera programmée dans une limite de 20 séances. Les tests comportementaux et les acquisitions de données physiologiques sur animal éveillé se feront 5 fois par semaine chaque animal pour une durée maximale de 6h. Lors des phases expérimentales réalisées sur des animaux éveillés (n=16), un contrôle de l’apport hydrique sera mis en place afin de maintenir leur motivation à réaliser certaines tâches. Toutefois, nous privilégierons un apprentissage par renforcement positif. Les animaux seront sortis de tout contrôle hydrique pendant au moins 5 semaines par an.

Impact sur les animaux

Dans le cadre de ce projet, les animaux seront exposés à plusieurs situations pouvant entraîner des désagréments physiques ou un stress, dont la nature et la durée peuvent varier selon les étapes de l’étude. Certaines procédures nécessitent des interventions chirurgicales réalisées sous anesthésie générale, notamment pour la pose de dispositifs sur la tête ou pour des injections ciblées dans le cerveau. Ces interventions entraîneront un inconfort et une douleur après l’opération, principalement au niveau des zones opérées, pendant une période allant de quelques jours à une semaine. L’anesthésie générale peut également provoquer une baisse temporaire de la température corporelle, ainsi qu’un ralentissement des fonctions respiratoires et cardiaques, qui nécessitent une surveillance rapprochée. Avant l’anesthésie, les animaux peuvent ressentir un stress lié à leur immobilisation et à la manipulation. Les injections nécessaires au déroulement du projet peuvent provoquer une douleur brève au point d’injection, ainsi qu’une gêne locale transitoire. La pose d’implants au niveau de la tête peut générer une gêne fonctionnelle et un inconfort durant les premiers jours suivant l’implantation, le temps que l’animal s’y adapte. Comme pour tout dispositif externe, il existe également un risque d’infection ou de détérioration de l’implant, nécessitant un suivi régulier. Lors des phases expérimentales réalisées sur des animaux éveillés, un contrôle de l’apport hydrique sera mis en place afin de maintenir leur motivation à réaliser certaines tâches. Les prélèvements sanguins réalisés dans le cadre du suivi des animaux peuvent provoquer une gêne locale de courte durée, une douleur ponctuelle au moment du prélèvement, ainsi que l’apparition occasionnelle d’un hématome au site concerné. L’ensemble de ces effets est pris en compte tout au long du projet, et leur évolution sera étroitement surveillée afin d’adapter la prise en charge des animaux et de limiter autant que possible leur inconfort.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés afin de prélever leur cerveau au terme du projet pour voir où les injections et/ou enregistrements unitaires ont été effectués. Les tissus et organes seront proposés à d’autres équipes de recherche si besoin.

Remplacement

Il n’est pas possible de remplacer les animaux dans cette étude, car l’activité du cerveau ne peut pas être mesurée de manière fiable en dehors d’un organisme vivant, ni reproduite par des modèles informatiques ou des cultures de tissus isolés. Le projet porte sur le fonctionnement complet du système visuel, depuis l’œil jusqu’aux zones du cerveau qui traitent l’information visuelle. Ce fonctionnement global ne peut pas être étudié à l’aide de tissus isolés ou de simulations. Des essais préliminaires ont néanmoins déjà été réalisés sur des tissus prélevés, comme des rétines ou des échantillons de cerveaux de primates. Ces tests permettent de sélectionner les outils biologiques les plus adaptés et de limiter autant que possible les essais chez l’animal. Toutefois, des études sur l’animal vivant restent indispensables pour confirmer que cette approche pourrait fonctionner comme stratégie thérapeutique. Dans un premier temps, les chercheurs vérifieront que les zones du cerveau impliquées dans la vision réagissent correctement grâce à des enregistrements de l’activité cérébrale. Dans un second temps, les animaux apprendront à répondre à des signaux visuels simples, par exemple par des mouvements des yeux ou l’utilisation d’un joystick. Ces signaux seront ensuite remplacés par des stimulations ciblées du cerveau afin d’observer comment les animaux réagissent.

Réduction

Pour ce projet, un nombre maximal de 44 animaux est prévu, correspondant au minimum nécessaire pour obtenir des résultats scientifiques fiables. Ce nombre a été déterminé à partir de l’expérience acquise dans notre laboratoire et dans d’autres équipes menant des études comparables, ainsi que des standards habituellement requis pour interpréter correctement les données. Plusieurs mesures ont été mises en place afin de réduire autant que possible le nombre d’animaux utilisés. Tout d’abord, les mêmes animaux pourront participer à plusieurs sessions d’étude, ce qui permet de répéter les observations sur un même individu plutôt que de multiplier les animaux. Cette approche réduit le nombre total d’animaux nécessaires tout en garantissant la qualité des résultats. Par ailleurs, chaque animal pourra être étudié dans différentes situations expérimentales, ce qui permet de recueillir davantage d’informations à partir d’un même individu et de limiter la taille des groupes. Le nombre d’animaux par groupe a été fixé au minimum requis pour assurer des résultats fiables, tout en conservant une marge permettant de pallier un éventuel problème individuel. Enfin, lorsque cela sera possible, certains animaux initialement destinés à être retirés d’autres projets pourront être inclus dans cette étude avant leur fin de prise en charge. Cette démarche permet d’optimiser l’utilisation des animaux déjà engagés en recherche et contribue à limiter le recours à de nouveaux animaux. L’ensemble de ces choix s’inscrit dans une volonté claire de réduire le nombre d’animaux utilisés, tout en garantissant la solidité scientifique du projet.

Raffinement

Les animaux seront accueillis dans un établissement agréé, respectant strictement la réglementation en vigueur pour leur espèce. À leur arrivée, ils bénéficieront d’une période d’adaptation de deux semaines et seront observés chaque jour afin de s’assurer de leur bonne santé. Leur environnement sera enrichi par des aménagements adaptés et une alimentation variée, et l’hébergement en groupe sera privilégié pour favoriser leur bien-être. Avant toute expérimentation, les animaux seront progressivement habitués aux personnes qui s’en occupent. L’apprentissage des tâches se fera en priorité par des méthodes positives, basées sur la récompense. Un contrôle de l’accès à l’eau ne sera mis en place qu’en cas de nécessité scientifique, conformément aux recommandations officielles, et sera régulièrement interrompu par des périodes où l’eau est librement accessible. Les animaux concernés feront l’objet d’un suivi attentif afin de s’assurer que cela n’a aucun impact sur leur santé. Les interventions chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale, dans des conditions strictes d’hygiène, avec une prise en charge de la douleur adaptée. Après chaque intervention, les animaux seront surveillés étroitement et recevront un soutien nutritionnel si nécessaire. Pendant l’anesthésie, leurs fonctions vitales seront contrôlées en continu afin d’assurer leur sécurité. Des critères précis d’arrêt ont été définis pour éviter toute souffrance. Les prélèvements sanguins seront réalisés en volumes strictement limités, conformément aux recommandations en vigueur pour l’espèce.

Choix des espèces

Cette étude cherche à mieux comprendre le fonctionnement de la vision afin de développer de nouvelles solutions pour aider les personnes ayant perdu la vue. Les résultats obtenus jusqu’à présent chez de petits animaux, comme le rat, ne peuvent pas être directement appliqués à l’être humain. Il est donc nécessaire de passer par une étape intermédiaire en étudiant une espèce dont le fonctionnement du système visuel est proche de celui de l’être humain. Le système visuel des primates présente de nombreuses similitudes avec celui de l’être humain, aussi bien au niveau des yeux que du cerveau. De plus, les primates peuvent apprendre à réaliser des tâches visuelles élaborées, ce qui permet d’évaluer précisément leur perception visuelle. Leur cerveau est également accessible à des techniques d’imagerie non invasives, offrant des mesures fiables de l’activité cérébrale. Des primates adultes ou jeunes adultes seront utilisés afin de s’assurer que leur système nerveux est pleinement développé et comparable à celui de l’être humain.

Pour constituer une biobanque et fournir des tissus à la recherche, 910 animaux, souris, rats, lapins, chiens, ouistitis et macaques, sont utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les prélèvements vont de prises de sang sur animal vigile à des ponctions de liquide céphalorachidien ou synovial sous anesthésie, ces dernières pouvant provoquer douleur, gonflement ou infection articulaire. Le recours au primate non humain est présenté comme obligatoire pour les études précliniques de sécurité. Une partie des animaux est réutilisée dans d'autres projets ou adoptée, le reste étant tué pour alimenter la biobanque en organes.

Objectifs

Afin de garantir la qualité des résultats et la validité des études, un objectif synergique des exigences 3Rs, le développement et la validation de méthodes d’analyses des échantillons biologiques sont nécessaires pour la bonne réalisation des études de sécurité et d’efficacité pré-clinique de médicaments régies par les BPL (Bonnes Pratiques de Laboratoires). A terme, dans le cadre de ces exigences 3Rs, des appareils et des méthodes d’analyses plus performantes permettent de réduire le nombre d’animaux nécessaire pour un objectif scientifique donné et de raffiner les procédures expérimentales (par exemple, en réduisant les volumes sanguins prélevés, ou en déterminant des points limites plus précoces). De plus, en recherche fondamentale ou avancée, les produits biologiques (organes, tissus ou fluides) issus d’animaux sont essentielles pour des études in vitro, la recherche translationnelle et in fine le développement de méthodes alternatives à l’expérimentation animale. Ces études permettent de limiter l’utilisation directe d’animaux en expérimentation à des procédures peu invasives ou de réduire le nombre d’animaux utilisés pour obtenir la même quantité de données scientifiques. Ce projet a donc pour objectif le prélèvement de fluides (sang, liquide céphalorachidien, liquide synoviale, sperme) et d’organes afin de constituer une biobanque, de développer ou optimiser les méthodes d’analyses des biomarqueurs d’intérêt et fournir à la communauté scientifique des produits biologiques

Bénéfices attendus

Ce projet assure le développement et la validation de méthodes d’analyses ou d’identifications de marqueurs physiologiques dans les études pré-cliniques et indispensables à l’élaboration de tout nouveau médicaments, ainsi que la constitution d’une biobanque et l’approvisionnement en tissus biologiques des laboratoires de recherche. Il permet la mise en application dans le cadre d’études réglementaires régies par les BPL (Bonnes Pratiques de Laboratoires) d’appareils ou de méthodes d’analyses biochimiques, hématologiques, histologiques ou encore immunologiques plus fiables et plus précises. Il permet d’assurer un suivi plus spécifique des effets d’un produits en cours d’essai chez l’animal, ce qui apporte au moins deux bénéfices majeurs : 1) détecter plus rapidement les effets délétères pour la santé des animaux modèles (et donc anticiper des lésions sévères avant que l’impact sur le bien être devienne significatif) et 2) augmenter notre capacité à détecter de potentiels effets toxiques en amont des phases de test cliniques chez l’humain. De plus, il permet de développer des méthodes réduisant les volumes prélevés nécessaires lors des analyses de biomarqueurs, ainsi que les fréquences de prélèvement chez l’animal. Enfin, en particulier dans le cadre des prélèvements d’organes, en plus de constituer une biobanque indispensable à la recherche fondamentale, appliquée ou translationnelle, il permet d’assurer une formation sous tutorat de collaborateurs ayant acquis les bases théoriques des gestes techniques mais nécessitant de pratiquer ces gestes et ce sans utiliser d’animaux à dans ce seul but. Ainsi, ce projet permet l’optimisation continue de la qualité des données expérimentales des études précliniques et les respects des exigences 3Rs de réduction (liées à la qualité des études) et de réduction et de raffinement (réduction de la fréquences et des volumes d’échantillons biologiques nécessaires).

Procédures

Les prélèvements sanguins seront la plupart du type effectués vigiles, dans un système de contention appropriés, en quelques minutes. Le prélèvement de liquide céphalorachidien ou de liquide synoviale est effectué sous anesthésie, de 10 à 20 minutes environ. Le prélèvement d'organes est effectués post mortem.

Impact sur les animaux

Les prélèvements sanguins (majoritaires au cours de ce projet) ne constituent pas de risque significatif pour la santé des animaux, d’autant plus car ils sont effectués dans le cadre des lignes directrices internationalement reconnues. Le prélèvement de liquide céphalo rachidien, lorsqu’il est effectué par un personnel qualifié sur un animal en bonne santé ne présente que peu de risques de complications sévères. Les complications les plus susceptibles d’avoir lieu sont celles lié à l’anesthésie (prévenu en utilisant un protocole d’anesthésie mis en place par un vétérinaire), et le risque d’une hernie en cas d’hypertension intracrânienne (risque négligeable lorsque le geste est pratiqué sur des animaux en bonne santé).. Le prélèvement de liquide synoviale peut entrainer un gonflement, une douleur au niveau de l’articulation, ou encore une infection (arthrite). Tous les effets secondaires seront pris en charge par un vétérinaire, disponible 24h/24

Devenir

Les animaux seront soit utilisés dans d'autres projets autorisés par le MERS, soit adoptés lorsque cela est possible (sur avis vétérinaire), soit euthanasiés pour fournir la recherche biomédicales en échantillons biologiques et entretenir une biobanque pour chaque espèce ou lorsque les 2 premières solutions ne peuvent être effectés après avis vétérinaire.

Remplacement

Lorsque cela est possible, le développement et la validation d’appareils ou de méthodes analytiques sont faits en utilisant des substitues au sang. Ces substitues peuvent être des solutions de contrôles chimiques reconstitués (surtout dans le cadre de dosages biochimiques), ou encore des contrôles humains délivrés par le fournisseurs des appareils. Ces échantillons reconstitués permettent de remplacement les échantillons de sang frais prélevés chez l’animal.

Réduction

Dans le cadre des études pré-cliniques, des prélèvements sanguins sont nécessaires avant que ne commencent l’étude, c’est-à-dire avant l’administration du produit testé. Lorsque les volumes de sang prélevés le permettent, le sang (et ses dérivés : plasma, sérum) non utilisé dans le cadre de l’étude est récupéré pour ce projet, réduisant ainsi le nombre d’animaux naïfs nécessaire. De plus, l’utilisation d’échantillons chimiques reconstitués lieu et place de sang frais permet de réduire le nombre d’animaux utilisés. Lors de la procédure terminale pour prélever les organes, les animaux utilisés seront le plus souvent des animaux ré-utiliser d’autres procédures (après validation par un vétérinaire), afin de ne pas sacrifier un animal uniquement pour récupérer ces organes. La procédure peut permettre de former les personnels à des actes techniques simples (ex : prise de sang) lorsque l’animal est anesthésie.

Raffinement

À leur arrivée, les animaux bénéficient d’une période d’adaptation afin de s’habituer à leur nouvel environnement et de limiter le stress. Ils sont ensuite entraînés de manière progressive, à l’aide de méthodes positives, pour faciliter les soins et réduire les contraintes lors des manipulations nécessaires. Les animaux vivent en groupe dans des conditions adaptées à leurs besoins, avec des activités et des aménagements quotidiens destinés à favoriser leur bien‑être. L’isolement n’est utilisé qu’en cas de nécessité (par exemple pour des soins), sous contrôle vétérinaire. Les changements de groupes sont réalisés progressivement afin de réduire le stress et le risque de blessures. L’état de santé des animaux est surveillé quotidiennement, avec un suivi vétérinaire régulier et un accès à une assistance vétérinaire 24h/24. Chaque animal fait l’objet d’un examen vétérinaire avant d’être inclus dans le projet. Toutes les interventions sont tracées afin d’assurer un suivi rigoureux. Des équipements adaptés sont utilisés pour limiter les manipulations directes et le stress, notamment chez les primates. Les quantités de substances administrées ou prélevées respectent strictement les recommandations internationales en vigueur, dans le but de garantir la sécurité et le bien‑être des animaux.

Choix des espèces

Les études précliniques de sécurité et d’efficacité sont obligatoires avant tout essai chez l’être humain et répondent à des règles réglementaires strictes. Elles nécessitent l’utilisation d’au moins deux espèces animales différentes afin d’assurer la fiabilité des résultats. Pour certaines études portant sur le système immunitaire, le recours au primate non humain est nécessaire en raison de sa proximité biologique avec l’homme. Ce projet a pour objectif de développer et d’améliorer les outils et méthodes d’analyse utilisés dans ces études précliniques. Les espèces animales choisies correspondent à celles reconnues comme les plus pertinentes pour évaluer la sécurité des candidats médicaments. Les animaux inclus dans ce projet sont les mêmes que ceux utilisés ensuite dans les études, et sont sélectionnés à partir d’un âge garantissant leur maturité et leur bon état de santé.

Pour cartographier les circuits neuronaux de l'apprentissage social, six macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Chaque animal subit l'implantation chirurgicale d'un plot de tête et d'une chambre d'enregistrement, des injections intracérébrales, puis des séances quotidiennes en chaise de contention trois heures par jour, cinq jours par semaine, sous contrôle hydrique pouvant durer de quelques mois à plusieurs années. Le porteur reconnaît que la contention, la restriction d'eau et les chirurgies provoquent stress, douleur post-opératoire et risque d'infection. Il affirme qu'aucune simulation ou culture cellulaire ne peut remplacer l'animal vivant pour étudier ce comportement, et prévoit de prélever le cerveau après la mise à mort.

Objectifs

Ce projet est multisite et se déroulera dans 4 établissements utilisateurs. L'apprentissage social permet d'apprendre les conséquences d'un comportement sans expérience directe, mais par l'observation d’autrui. Des situations dangereuses peuvent être évitées et les bénéfices de comportements futurs maximisés. Mon projet de recherche vise à comprendre les circuits neuronaux sous-jacents à l'apprentissage social. Pour cela, il faut comprendre les règles qui le régissent, i.e. l'algorithme derrière ce comportement, et ses bases neurales, i.e. les régions cérébrales et les codes neuronaux permettant l'émergence de ce comportement. L'apprentissage social pourrait être soutenu par un renforcement vicariant, i.e. la valeur du comportement des autres serait mise à jour en fonction du résultat de ce comportement. La différence entre le résultat attendu et le résultat réel d’un comportement de choix permettrait le calcul d’une erreur de prédiction de la récompense observée et la mise à jour la valeur de chaque option comportementale. Cela nécessite deux composantes : représenter le comportement d’autrui et établir une association entre action-résultat de l’action. Les meilleurs candidats pour ces processus sont respectivement le mur médian du cortex préfrontal et le striatum antérieur. Alors que deux singes interagissent dans une tâche comportementale conçue pour étudier l'apprentissage social, je vais 1) enregistrer simultanément l'activité neuronale des structures préfrontales et striatales pour suivre la représentation dynamique des variables d'apprentissage social dans les boucles corticostriatales et 2) manipuler la dopamine, une molécule présente dans le cerveau et impliquée dans l'apprentissage individuel, et évaluer (ou non) son recrutement pendant l'apprentissage social. Ma prédiction est que les structures représentant la valeur des actions observées interagiront avec le circuit d'apprentissage individuel, sous l'influence de la dopamine, et permettront d'apprendre par observation.

Bénéfices attendus

Ce projet portera des bénéfices à différentes échelles. A court et moyen terme, il permettra l’élargissement des connaissances sur les réseaux cortico-striataux impliqués dans les comportements d’apprentissage individuel et social. Le jeu de données récolté sera d’une précision spatiale et temporelle inédite. Les aires corticales et sous-corticales sont généralement étudiées séparemment chez le primate alors que leur communication en boucles récurrentes semble être la clé de l’integration neuronale. L'implication de la dopamine dans l'apprentissage social, qui reste une question centrale dans ce domaine de recherche, sera adressée directement. Les bénéfices succeptibles de découler de ce projet sont de : (i) Caractériser la représentation des variables d’apprentissage social dans le striatum anterieur et le cortex préfrontal médian et de comprendre les dynamiques des réseaux cérébraux. (ii) Comprendre le rôle de la dopamine, une molécule importante dans la communication entre les neurones de ce circuit, dans ces deux types d’apprentissage grâce à l'inactivation de son influence sur le striatum. (iii) Fournir ces jeux de données à la communauté scientifiques pour contraindre/valider/étendre les modèles existants de ces apprentissages. A long terme, et de manière plus globale, ce projet permet (iv) de comprendre les mécanismes neuronaux de comportements qui sont dérégulés dans certaines pathologies touchant la cognition sociale, telles que le trouble du spectre autistique, la schizophrénie ou le trouble déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité. La compréhension de ces mécanismes permettra, in fine, (v) d'améliorer et d'adapter des méthodes pédagogiques et d'éducation, prévenant potentiellement l'exclusion sociale. (iv)Cela permettra également une meilleure prise en charge thérapeutique des patients, avec un traitement et un soutien plus fin et efficace.

Procédures

Ce projet est multisite et se déroulera dans 4 établissements utilisateurs (EU). Chaque animal sera soumis aux interventions suivantes : - Déplacement au centre IRM pour acquisition d'images IRM, sous anesthésie pour une durée totale d'environ 2h + 2x10min de trajet (EU1/4). Déplacement dans l'EU2/4 pour acquisition d'images par rayons X, sous anesthésie pour une durée totale d'environ 20min + 2x10min de trajet. - Délacement vers l'EU3/4 pour acquisition d'images, sous anesthésie, 1 fois pour une durée d'envirion 2h + 2x3h30 de trajet. - Chirurgie d'implantation du plot de tête et injection intracérébrales pour une durée d'environ 8h. Si les injections s'allongent dans le temps, l'animal subira une chirurgie séparée pour la mise en place du plot de tête (EU1/4). - Chirurgie d'implantation de chambre d'enregistrement, sous anesthésie, pour une durée d'environ 6h (EU1/4). - La prise quotidienne de l'animal en chaise pour entrainement et enregistrements électrophysiologiques, environ 3h, 5 jours par semaine, ainsi que le contrôle hydrique de quelques mois à plusieurs années (EU1/4).

Impact sur les animaux

Ce projet utilisera des macaques fascicularis. La plupart des étapes de la procédure utilisée sera susceptible de créer une nuisance aux animaux. i) Les premières fois où les animaux seront mis en chaise pour leur venu dans le laboratoire pourront causer du stress lié à la prise de l’animal à l’aide d’une canne et à son déplacement depuis sa cage d’hébergement jusqu’à la chaise primate. Cela durera d’une à deux semaines bien qu’une habituation des animaux à la canne soit préalablement réalisée. ii) La restriction des mouvements de la tête des animaux à l’aide d’un plot de tête sera également source de stress, principalement lors des premières mises en contention. iii) Le contrôle hydrique partiel lié au besoin expérimental pourra engendrer un stress, une déshydratation, une perte d'appétit et en conséquence une perte de poids durant la durée de l’expérience. iv) L’anesthésie et l’intubation de l’animal, nécessaires aux procédures d'acquisitions d'images et de chirurgie d’implantation du plot de tête, la réalisation d’injections intracérébrales et de chambre d’enregistrement pourront créer de la douleur post-opératoire à l’animal durant plusieurs jours, des hémorragies et des infections. v) En post-opératoire, l’animal pourrait ressentir de la douleur et développer une infection liée aux actes chirurgicaux. vi) L'isolement post-opératoire de l'animal (une semaine sans contact physique de ses congénères) pourrait créer du stress.

Devenir

Les animaux seront mis à mort. L'objectif de la mise à mort est de prélever le cerveau de l'animal en fin de projet afin de préciser par une analyse post-mortem la localisation, la spécificité et l'état de préservation des zones cérébrales étudiées.

Remplacement

Le projet implique l'utilisation d'animaux car à ce jour, il n'existe pas d'alternatives expérimentales permettant de répondre aux objectifs. Aucune simulation informatique ou culture cellulaire ne peut remplacer le modèle animal vivant pour l'étude des substrats neuronaux de comportements complexes tel que l’apprentissage social. Les techniques électrophysiologiques utilisées dans le projet, permettant une mesure de l'activité de neurones unitaires, bien qu'utilisées en milieu clinique, restent trop invasives pour être utilisées chez l'homme pour des approches expérimentales.

Réduction

Les procédures chirurgicales prévues comportent un certain risque. Nous prévoyons d'inclure un maximum de six animaux dans cette étude afin de maximiser le nombre de paires d’animaux qui travailleront ensemble dans le box expérimental. Cependant les objectifs de l’étude sont atteignables avec quatre animaux. Si nous obtenons suffisamment de données (neurophysiologiques et séances comportementales) pour une analyse statistique satisfaisante chez quatre animaux, nous n'en utiliserons pas d’autres. Pour chaque animal, l’enregistrement avec plusieurs microélectrodes multi-contacts permettra de mesurer l’activité de populations neuronales dans plusieurs structures corticales et sous-corticales. La richesse des enregistrements multi-électrodes offre la possibilité de réaliser de très nombreux types d’analyses portant sur les potentiels d’actions de neurones isolés (modulation de fréquence de décharges ou de synchronisation entre neurones dans différentes périodes de la tâche ou dans différentes structures), sur les populations de neurones (distribution spatiale de l’activité, moyennes de populations), sur les potentiels de champs locaux (LFP) et sur la synchronisation entre LFP et potentiels d’actions. La répétition des séances d’enregistrement sur plusieurs mois a pour objectif d’augmenter le nombre de neurones différents enregistrés dans chaque structure. Cette augmentation permet d’augmenter la puissance statistique de nos analyses. La durée totale des enregistrements pour un animal est étroitement dépendante de la quantité de neurones enregistrés quotidiennement. De fait, elle ne peut être définie à priori. De même, la qualité et le temps d’expression des DREADDs, même si renseigné dans la littérature comme durant plusieurs mois voire année, ne peut pas être définie à priori.

Raffinement

La cage et volière de l’animal est enrichi de perchoirs, de cordes et de jeux suspendus, pour favoriser les comportements exploratoires de l'animal et aussi le retour à une activité normale en période post-chirurgicale. Après un délai minimal d'une semaine et selon l'état de récupération, l'animal sera sorti en chaise afin de reprendre une routine qui lui est familière. Les méthodes de renforcement positif (training et habituation) seront utilisées afin de réduire le stress des sujets. L'IRM anatomique et le CT-SCAN pre-chirurgicaux permettent de mieux planifier l’implantation de la chambre d'enregistrement, pour bien atteindre les aires corticales et sous-corticales ciblées. L'IRM anatomique, le CT-SCAN et le PET-SCAN seront réalisés sous anesthésie générale afin de s'assurer de l'inconscience de l'animal, réduisant de fait le stress de l'animal lors de la réalisation de la procédure. Lors d'interventions chirurgicales, en plus de l'anesthésie, un analgésique sera administré et prolongé en période post-opératoire. Des points limites précoces et adaptés seront appliqués.

Choix des espèces

Le primate non humain (PNH) sera utilisé pour la proximité anatomo-fonctionnelle des boucles cortico-striatales qu'il partage avec l'humain, notamment les boucles préfronto-striatales qui sont majoritairement représentés chez le PNH par rapport à d'autres mammifères. L’organisation des differentes couches corticales pour la computation intra-aires et les connectivités inter-aires sont particulièrement similaires entre le PNH et l’humain. Les animaux seront préférentiellement utilisés au stade de jeune adulte/adulte. A ce stade du développement, les animaux ne sont plus en croissance et leurs besoins physiologiques sont stabilisés. Cela permet un contrôle plus précis des protocoles expérimentaux, que ce soit en termes de volume des récompenses utilisées pour l'apprentissage par renforcement, de contrôle du régime alimentaire dans la cage ou de localisation des structures cérébrales cibles pour les implants chirurgicaux. Par ailleurs, les animaux étant encore jeunes, ils présentent une meilleure tolérance aux procédures expérimentales et une meilleure récupération suite aux procédures nécessitant une anesthésie. Des animaux plus jeunes mais ayant déjà atteints leur maturité sexuelle pourraient être utilisés pour les premières phases d'habituation et être ainsi jeunes adultes lors du commencement des parties ultérieures de la procédure.

Déplacés entre quatre établissements pour des séances d'imagerie sous anesthésie, 6 macaques à longue queue subissent des chirurgies cérébrales puis des enregistrements quotidiens en chaise de contention, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Le contrôle de l'eau accompagne l'entraînement sur des mois voire des années. Tous sont tués à l'issue pour prélèvement du cerveau. Le porteur retient le primate pour la proximité de ses circuits cérébraux avec ceux de l'humain, proximité qui vaut aussi pour la sensibilité à ce qui leur est infligé.

Objectifs

Ce projet est multisite et se déroulera dans 4 établissements utilisateurs. L'apprentissage social permet d'apprendre les conséquences d'un comportement sans expérience directe, mais par l'observation d’autrui. Des situations dangereuses peuvent être évitées et les bénéfices de comportements futurs maximisés. Mon projet de recherche vise à comprendre les circuits neuronaux sous-jacents à l'apprentissage social. Pour cela, il faut comprendre les règles qui le régissent, i.e. l'algorithme derrière ce comportement, et ses bases neurales, i.e. les régions cérébrales et les codes neuronaux permettant l'émergence de ce comportement. L'apprentissage social pourrait être soutenu par un renforcement vicariant, i.e. la valeur du comportement des autres serait mise à jour en fonction du résultat de ce comportement. La différence entre le résultat attendu et le résultat réel d’un comportement de choix permettrait le calcul d’une erreur de prédiction de la récompense observée et la mise à jour la valeur de chaque option comportementale. Cela nécessite deux composantes : représenter le comportement d’autrui et établir une association entre action-résultat de l’action. Les meilleurs candidats pour ces processus sont respectivement le mur médian du cortex préfrontal et le striatum antérieur. Alors que deux singes interagissent dans une tâche comportementale conçue pour étudier l'apprentissage social, je vais 1) enregistrer simultanément l'activité neuronale des structures préfrontales et striatales pour suivre la représentation dynamique des variables d'apprentissage social dans les boucles corticostriatales et 2) manipuler la dopamine, une molécule présente dans le cerveau et impliquée dans l'apprentissage individuel, et évaluer (ou non) son recrutement pendant l'apprentissage social. Ma prédiction est que les structures représentant la valeur des actions observées interagiront avec le circuit d'apprentissage individuel, sous l'influence de la dopamine, et permettront d'apprendre par observation.

Bénéfices attendus

Ce projet portera des bénéfices à différentes échelles. A court et moyen terme, il permettra l’élargissement des connaissances sur les réseaux cortico-striataux impliqués dans les comportements d’apprentissage individuel et social. Le jeu de données récolté sera d’une précision spatiale et temporelle inédite. Les aires corticales et sous-corticales sont généralement étudiées séparemment chez le primate alors que leur communication en boucles récurrentes semble être la clé de l’integration neuronale. L'implication de la dopamine dans l'apprentissage social, qui reste une question centrale dans ce domaine de recherche, sera adressée directement. Les bénéfices succeptibles de découler de ce projet sont de : (i) Caractériser la représentation des variables d’apprentissage social dans le striatum anterieur et le cortex préfrontal médian et de comprendre les dynamiques des réseaux cérébraux. (ii) Comprendre le rôle de la dopamine, une molécule importante dans la communication entre les neurones de ce circuit, dans ces deux types d’apprentissage grâce à l'inactivation de son influence sur le striatum. (iii) Fournir ces jeux de données à la communauté scientifiques pour contraindre/valider/étendre les modèles existants de ces apprentissages. A long terme, et de manière plus globale, ce projet permet (iv) de comprendre les mécanismes neuronaux de comportements qui sont dérégulés dans certaines pathologies touchant la cognition sociale, telles que le trouble du spectre autistique, la schizophrénie ou le trouble déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité. La compréhension de ces mécanismes permettra, in fine, (v) d'améliorer et d'adapter des méthodes pédagogiques et d'éducation, prévenant potentiellement l'exclusion sociale. (iv)Cela permettra également une meilleure prise en charge thérapeutique des patients, avec un traitement et un soutien plus fin et efficace.

Procédures

Ce projet est multisite et se déroulera dans 4 établissements utilisateurs (EU). Chaque animal sera soumis aux interventions suivantes : - Déplacement au centre IRM pour acquisition d'images IRM, sous anesthésie pour une durée totale d'environ 2h + 2x10min de trajet (EU1/4). Déplacement dans l'EU2/4 pour acquisition d'images par rayons X, sous anesthésie pour une durée totale d'environ 20min + 2x10min de trajet. - Délacement vers l'EU3/4 pour acquisition d'images, sous anesthésie, 1 fois pour une durée d'envirion 2h + 2x3h30 de trajet. - Chirurgie d'implantation du plot de tête et injection intracérébrales pour une durée d'environ 8h. Si les injections s'allongent dans le temps, l'animal subira une chirurgie séparée pour la mise en place du plot de tête (EU1/4). - Chirurgie d'implantation de chambre d'enregistrement, sous anesthésie, pour une durée d'environ 6h (EU1/4). - La prise quotidienne de l'animal en chaise pour entrainement et enregistrements électrophysiologiques, environ 3h, 5 jours par semaine, ainsi que le contrôle hydrique de quelques mois à plusieurs années (EU1/4).

Impact sur les animaux

Ce projet utilisera des macaques fascicularis. La plupart des étapes de la procédure utilisée sera susceptible de créer une nuisance aux animaux. i) Les premières fois où les animaux seront mis en chaise pour leur venu dans le laboratoire pourront causer du stress lié à la prise de l’animal à l’aide d’une canne et à son déplacement depuis sa cage d’hébergement jusqu’à la chaise primate. Cela durera d’une à deux semaines bien qu’une habituation des animaux à la canne soit préalablement réalisée. ii) La restriction des mouvements de la tête des animaux à l’aide d’un plot de tête sera également source de stress, principalement lors des premières mises en contention. iii) Le contrôle hydrique partiel lié au besoin expérimental pourra engendrer un stress, une déshydratation, une perte d'appétit et en conséquence une perte de poids durant la durée de l’expérience. iv) L’anesthésie et l’intubation de l’animal, nécessaires aux procédures d'acquisitions d'images et de chirurgie d’implantation du plot de tête, la réalisation d’injections intracérébrales et de chambre d’enregistrement pourront créer de la douleur post-opératoire à l’animal durant plusieurs jours, des hémorragies et des infections. v) En post-opératoire, l’animal pourrait ressentir de la douleur et développer une infection liée aux actes chirurgicaux. vi) L'isolement post-opératoire de l'animal (une semaine sans contact physique de ses congénères) pourrait créer du stress.

Devenir

Les animaux seront mis à mort. L'objectif de la mise à mort est de prélever le cerveau de l'animal en fin de projet afin de préciser par une analyse post-mortem la localisation, la spécificité et l'état de préservation des zones cérébrales étudiées.

Remplacement

Le projet implique l'utilisation d'animaux car à ce jour, il n'existe pas d'alternatives expérimentales permettant de répondre aux objectifs. Aucune simulation informatique ou culture cellulaire ne peut remplacer le modèle animal vivant pour l'étude des substrats neuronaux de comportements complexes tel que l’apprentissage social. Les techniques électrophysiologiques utilisées dans le projet, permettant une mesure de l'activité de neurones unitaires, bien qu'utilisées en milieu clinique, restent trop invasives pour être utilisées chez l'homme pour des approches expérimentales.

Réduction

Les procédures chirurgicales prévues comportent un certain risque. Nous prévoyons d'inclure un maximum de six animaux dans cette étude afin de maximiser le nombre de paires d’animaux qui travailleront ensemble dans le box expérimental. Cependant les objectifs de l’étude sont atteignables avec quatre animaux. Si nous obtenons suffisamment de données (neurophysiologiques et séances comportementales) pour une analyse statistique satisfaisante chez quatre animaux, nous n'en utiliserons pas d’autres. Pour chaque animal, l’enregistrement avec plusieurs microélectrodes multi-contacts permettra de mesurer l’activité de populations neuronales dans plusieurs structures corticales et sous-corticales. La richesse des enregistrements multi-électrodes offre la possibilité de réaliser de très nombreux types d’analyses portant sur les potentiels d’actions de neurones isolés (modulation de fréquence de décharges ou de synchronisation entre neurones dans différentes périodes de la tâche ou dans différentes structures), sur les populations de neurones (distribution spatiale de l’activité, moyennes de populations), sur les potentiels de champs locaux (LFP) et sur la synchronisation entre LFP et potentiels d’actions. La répétition des séances d’enregistrement sur plusieurs mois a pour objectif d’augmenter le nombre de neurones différents enregistrés dans chaque structure. Cette augmentation permet d’augmenter la puissance statistique de nos analyses. La durée totale des enregistrements pour un animal est étroitement dépendante de la quantité de neurones enregistrés quotidiennement. De fait, elle ne peut être définie à priori. De même, la qualité et le temps d’expression des DREADDs, même si renseigné dans la littérature comme durant plusieurs mois voire année, ne peut pas être définie à priori.

Raffinement

La cage et volière de l’animal est enrichi de perchoirs, de cordes et de jeux suspendus, pour favoriser les comportements exploratoires de l'animal et aussi le retour à une activité normale en période post-chirurgicale. Après un délai minimal d'une semaine et selon l'état de récupération, l'animal sera sorti en chaise afin de reprendre une routine qui lui est familière. Les méthodes de renforcement positif (training et habituation) seront utilisées afin de réduire le stress des sujets. L'IRM anatomique et le CT-SCAN pre-chirurgicaux permettent de mieux planifier l’implantation de la chambre d'enregistrement, pour bien atteindre les aires corticales et sous-corticales ciblées. L'IRM anatomique, le CT-SCAN et le PET-SCAN seront réalisés sous anesthésie générale afin de s'assurer de l'inconscience de l'animal, réduisant de fait le stress de l'animal lors de la réalisation de la procédure. Lors d'interventions chirurgicales, en plus de l'anesthésie, un analgésique sera administré et prolongé en période post-opératoire. Des points limites précoces et adaptés seront appliqués.

Choix des espèces

Le primate non humain (PNH) sera utilisé pour la proximité anatomo-fonctionnelle des boucles cortico-striatales qu'il partage avec l'humain, notamment les boucles préfronto-striatales qui sont majoritairement représentés chez le PNH par rapport à d'autres mammifères. L’organisation des differentes couches corticales pour la computation intra-aires et les connectivités inter-aires sont particulièrement similaires entre le PNH et l’humain. Les animaux seront préférentiellement utilisés au stade de jeune adulte/adulte. A ce stade du développement, les animaux ne sont plus en croissance et leurs besoins physiologiques sont stabilisés. Cela permet un contrôle plus précis des protocoles expérimentaux, que ce soit en termes de volume des récompenses utilisées pour l'apprentissage par renforcement, de contrôle du régime alimentaire dans la cage ou de localisation des structures cérébrales cibles pour les implants chirurgicaux. Par ailleurs, les animaux étant encore jeunes, ils présentent une meilleure tolérance aux procédures expérimentales et une meilleure récupération suite aux procédures nécessitant une anesthésie. Des animaux plus jeunes mais ayant déjà atteints leur maturité sexuelle pourraient être utilisés pour les premières phases d'habituation et être ainsi jeunes adultes lors du commencement des parties ultérieures de la procédure.

Tués à l'issue pour prélèvement du cerveau, 6 macaques à longue queue vont être utilisés dans un projet multisite d'un niveau de souffrance modéré. Ils subissent des chirurgies d'implantation cérébrale, puis sont maintenus en chaise de contention environ trois heures par jour, cinq jours par semaine, avec un contrôle de l'eau étalé sur plusieurs mois. L'objectif est d'enregistrer l'activité de neurones pendant une tâche d'apprentissage social. La durée d'immobilisation et de restriction hydrique s'étend sur des mois sans que le protocole en fixe le terme.

Objectifs

Ce projet est multisite et se déroulera dans 4 établissements utilisateurs. L'apprentissage social permet d'apprendre les conséquences d'un comportement sans expérience directe, mais par l'observation d’autrui. Des situations dangereuses peuvent être évitées et les bénéfices de comportements futurs maximisés. Mon projet de recherche vise à comprendre les circuits neuronaux sous-jacents à l'apprentissage social. Pour cela, il faut comprendre les règles qui le régissent, i.e. l'algorithme derrière ce comportement, et ses bases neurales, i.e. les régions cérébrales et les codes neuronaux permettant l'émergence de ce comportement. L'apprentissage social pourrait être soutenu par un renforcement vicariant, i.e. la valeur du comportement des autres serait mise à jour en fonction du résultat de ce comportement. La différence entre le résultat attendu et le résultat réel d’un comportement de choix permettrait le calcul d’une erreur de prédiction de la récompense observée et la mise à jour la valeur de chaque option comportementale. Cela nécessite deux composantes : représenter le comportement d’autrui et établir une association entre action-résultat de l’action. Les meilleurs candidats pour ces processus sont respectivement le mur médian du cortex préfrontal et le striatum antérieur. Alors que deux singes interagissent dans une tâche comportementale conçue pour étudier l'apprentissage social, je vais 1) enregistrer simultanément l'activité neuronale des structures préfrontales et striatales pour suivre la représentation dynamique des variables d'apprentissage social dans les boucles corticostriatales et 2) manipuler la dopamine, une molécule présente dans le cerveau et impliquée dans l'apprentissage individuel, et évaluer (ou non) son recrutement pendant l'apprentissage social. Ma prédiction est que les structures représentant la valeur des actions observées interagiront avec le circuit d'apprentissage individuel, sous l'influence de la dopamine, et permettront d'apprendre par observation.

Bénéfices attendus

Ce projet portera des bénéfices à différentes échelles. A court et moyen terme, il permettra l’élargissement des connaissances sur les réseaux cortico-striataux impliqués dans les comportements d’apprentissage individuel et social. Le jeu de données récolté sera d’une précision spatiale et temporelle inédite. Les aires corticales et sous-corticales sont généralement étudiées séparemment chez le primate alors que leur communication en boucles récurrentes semble être la clé de l’integration neuronale. L'implication de la dopamine dans l'apprentissage social, qui reste une question centrale dans ce domaine de recherche, sera adressée directement. Les bénéfices succeptibles de découler de ce projet sont de : (i) Caractériser la représentation des variables d’apprentissage social dans le striatum anterieur et le cortex préfrontal médian et de comprendre les dynamiques des réseaux cérébraux. (ii) Comprendre le rôle de la dopamine, une molécule importante dans la communication entre les neurones de ce circuit, dans ces deux types d’apprentissage grâce à l'inactivation de son influence sur le striatum. (iii) Fournir ces jeux de données à la communauté scientifiques pour contraindre/valider/étendre les modèles existants de ces apprentissages. A long terme, et de manière plus globale, ce projet permet (iv) de comprendre les mécanismes neuronaux de comportements qui sont dérégulés dans certaines pathologies touchant la cognition sociale, telles que le trouble du spectre autistique, la schizophrénie ou le trouble déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité. La compréhension de ces mécanismes permettra, in fine, (v) d'améliorer et d'adapter des méthodes pédagogiques et d'éducation, prévenant potentiellement l'exclusion sociale. (iv)Cela permettra également une meilleure prise en charge thérapeutique des patients, avec un traitement et un soutien plus fin et efficace.

Procédures

Ce projet est multisite et se déroulera dans 4 établissements utilisateurs (EU). Chaque animal sera soumis aux interventions suivantes : - Déplacement au centre IRM pour acquisition d'images IRM, sous anesthésie pour une durée totale d'environ 2h + 2x10min de trajet (EU1/4). Déplacement dans l'EU2/4 pour acquisition d'images par rayons X, sous anesthésie pour une durée totale d'environ 20min + 2x10min de trajet. - Délacement vers l'EU3/4 pour acquisition d'images, sous anesthésie, 1 fois pour une durée d'envirion 2h + 2x3h30 de trajet. - Chirurgie d'implantation du plot de tête et injection intracérébrales pour une durée d'environ 8h. Si les injections s'allongent dans le temps, l'animal subira une chirurgie séparée pour la mise en place du plot de tête (EU1/4). - Chirurgie d'implantation de chambre d'enregistrement, sous anesthésie, pour une durée d'environ 6h (EU1/4). - La prise quotidienne de l'animal en chaise pour entrainement et enregistrements électrophysiologiques, environ 3h, 5 jours par semaine, ainsi que le contrôle hydrique de quelques mois à plusieurs années (EU1/4).

Impact sur les animaux

Ce projet utilisera des macaques fascicularis. La plupart des étapes de la procédure utilisée sera susceptible de créer une nuisance aux animaux. i) Les premières fois où les animaux seront mis en chaise pour leur venu dans le laboratoire pourront causer du stress lié à la prise de l’animal à l’aide d’une canne et à son déplacement depuis sa cage d’hébergement jusqu’à la chaise primate. Cela durera d’une à deux semaines bien qu’une habituation des animaux à la canne soit préalablement réalisée. ii) La restriction des mouvements de la tête des animaux à l’aide d’un plot de tête sera également source de stress, principalement lors des premières mises en contention. iii) Le contrôle hydrique partiel lié au besoin expérimental pourra engendrer un stress, une déshydratation, une perte d'appétit et en conséquence une perte de poids durant la durée de l’expérience. iv) L’anesthésie et l’intubation de l’animal, nécessaires aux procédures d'acquisitions d'images et de chirurgie d’implantation du plot de tête, la réalisation d’injections intracérébrales et de chambre d’enregistrement pourront créer de la douleur post-opératoire à l’animal durant plusieurs jours, des hémorragies et des infections. v) En post-opératoire, l’animal pourrait ressentir de la douleur et développer une infection liée aux actes chirurgicaux. vi) L'isolement post-opératoire de l'animal (une semaine sans contact physique de ses congénères) pourrait créer du stress.

Devenir

Les animaux seront mis à mort. L'objectif de la mise à mort est de prélever le cerveau de l'animal en fin de projet afin de préciser par une analyse post-mortem la localisation, la spécificité et l'état de préservation des zones cérébrales étudiées.

Remplacement

Le projet implique l'utilisation d'animaux car à ce jour, il n'existe pas d'alternatives expérimentales permettant de répondre aux objectifs. Aucune simulation informatique ou culture cellulaire ne peut remplacer le modèle animal vivant pour l'étude des substrats neuronaux de comportements complexes tel que l’apprentissage social. Les techniques électrophysiologiques utilisées dans le projet, permettant une mesure de l'activité de neurones unitaires, bien qu'utilisées en milieu clinique, restent trop invasives pour être utilisées chez l'homme pour des approches expérimentales.

Réduction

Les procédures chirurgicales prévues comportent un certain risque. Nous prévoyons d'inclure un maximum de six animaux dans cette étude afin de maximiser le nombre de paires d’animaux qui travailleront ensemble dans le box expérimental. Cependant les objectifs de l’étude sont atteignables avec quatre animaux. Si nous obtenons suffisamment de données (neurophysiologiques et séances comportementales) pour une analyse statistique satisfaisante chez quatre animaux, nous n'en utiliserons pas d’autres. Pour chaque animal, l’enregistrement avec plusieurs microélectrodes multi-contacts permettra de mesurer l’activité de populations neuronales dans plusieurs structures corticales et sous-corticales. La richesse des enregistrements multi-électrodes offre la possibilité de réaliser de très nombreux types d’analyses portant sur les potentiels d’actions de neurones isolés (modulation de fréquence de décharges ou de synchronisation entre neurones dans différentes périodes de la tâche ou dans différentes structures), sur les populations de neurones (distribution spatiale de l’activité, moyennes de populations), sur les potentiels de champs locaux (LFP) et sur la synchronisation entre LFP et potentiels d’actions. La répétition des séances d’enregistrement sur plusieurs mois a pour objectif d’augmenter le nombre de neurones différents enregistrés dans chaque structure. Cette augmentation permet d’augmenter la puissance statistique de nos analyses. La durée totale des enregistrements pour un animal est étroitement dépendante de la quantité de neurones enregistrés quotidiennement. De fait, elle ne peut être définie à priori. De même, la qualité et le temps d’expression des DREADDs, même si renseigné dans la littérature comme durant plusieurs mois voire année, ne peut pas être définie à priori.

Raffinement

La cage et volière de l’animal est enrichi de perchoirs, de cordes et de jeux suspendus, pour favoriser les comportements exploratoires de l'animal et aussi le retour à une activité normale en période post-chirurgicale. Après un délai minimal d'une semaine et selon l'état de récupération, l'animal sera sorti en chaise afin de reprendre une routine qui lui est familière. Les méthodes de renforcement positif (training et habituation) seront utilisées afin de réduire le stress des sujets. L'IRM anatomique et le CT-SCAN pre-chirurgicaux permettent de mieux planifier l’implantation de la chambre d'enregistrement, pour bien atteindre les aires corticales et sous-corticales ciblées. L'IRM anatomique, le CT-SCAN et le PET-SCAN seront réalisés sous anesthésie générale afin de s'assurer de l'inconscience de l'animal, réduisant de fait le stress de l'animal lors de la réalisation de la procédure. Lors d'interventions chirurgicales, en plus de l'anesthésie, un analgésique sera administré et prolongé en période post-opératoire. Des points limites précoces et adaptés seront appliqués.

Choix des espèces

Le primate non humain (PNH) sera utilisé pour la proximité anatomo-fonctionnelle des boucles cortico-striatales qu'il partage avec l'humain, notamment les boucles préfronto-striatales qui sont majoritairement représentés chez le PNH par rapport à d'autres mammifères. L’organisation des differentes couches corticales pour la computation intra-aires et les connectivités inter-aires sont particulièrement similaires entre le PNH et l’humain. Les animaux seront préférentiellement utilisés au stade de jeune adulte/adulte. A ce stade du développement, les animaux ne sont plus en croissance et leurs besoins physiologiques sont stabilisés. Cela permet un contrôle plus précis des protocoles expérimentaux, que ce soit en termes de volume des récompenses utilisées pour l'apprentissage par renforcement, de contrôle du régime alimentaire dans la cage ou de localisation des structures cérébrales cibles pour les implants chirurgicaux. Par ailleurs, les animaux étant encore jeunes, ils présentent une meilleure tolérance aux procédures expérimentales et une meilleure récupération suite aux procédures nécessitant une anesthésie. Des animaux plus jeunes mais ayant déjà atteints leur maturité sexuelle pourraient être utilisés pour les premières phases d'habituation et être ainsi jeunes adultes lors du commencement des parties ultérieures de la procédure.

Soumis à un contrôle de l'eau pouvant durer des mois voire des années et à des chirurgies cérébrales allant jusqu'à huit heures, 6 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures classées d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Ils sont déplacés entre quatre établissements pour des séances d'imagerie sous anesthésie, puis maintenus en chaise de contention environ trois heures par jour, cinq jours par semaine. L'objectif est de comprendre les circuits cérébraux de l'apprentissage social chez deux singes en interaction. Le classement en souffrance modérée contraste avec la lourdeur du protocole et sa durée.

Objectifs

Ce projet est multisite et se déroulera dans 4 établissements utilisateurs. L'apprentissage social permet d'apprendre les conséquences d'un comportement sans expérience directe, mais par l'observation d’autrui. Des situations dangereuses peuvent être évitées et les bénéfices de comportements futurs maximisés. Mon projet de recherche vise à comprendre les circuits neuronaux sous-jacents à l'apprentissage social. Pour cela, il faut comprendre les règles qui le régissent, i.e. l'algorithme derrière ce comportement, et ses bases neurales, i.e. les régions cérébrales et les codes neuronaux permettant l'émergence de ce comportement. L'apprentissage social pourrait être soutenu par un renforcement vicariant, i.e. la valeur du comportement des autres serait mise à jour en fonction du résultat de ce comportement. La différence entre le résultat attendu et le résultat réel d’un comportement de choix permettrait le calcul d’une erreur de prédiction de la récompense observée et la mise à jour la valeur de chaque option comportementale. Cela nécessite deux composantes : représenter le comportement d’autrui et établir une association entre action-résultat de l’action. Les meilleurs candidats pour ces processus sont respectivement le mur médian du cortex préfrontal et le striatum antérieur. Alors que deux singes interagissent dans une tâche comportementale conçue pour étudier l'apprentissage social, je vais 1) enregistrer simultanément l'activité neuronale des structures préfrontales et striatales pour suivre la représentation dynamique des variables d'apprentissage social dans les boucles corticostriatales et 2) manipuler la dopamine, une molécule présente dans le cerveau et impliquée dans l'apprentissage individuel, et évaluer (ou non) son recrutement pendant l'apprentissage social. Ma prédiction est que les structures représentant la valeur des actions observées interagiront avec le circuit d'apprentissage individuel, sous l'influence de la dopamine, et permettront d'apprendre par observation.

Bénéfices attendus

Ce projet portera des bénéfices à différentes échelles. A court et moyen terme, il permettra l’élargissement des connaissances sur les réseaux cortico-striataux impliqués dans les comportements d’apprentissage individuel et social. Le jeu de données récolté sera d’une précision spatiale et temporelle inédite. Les aires corticales et sous-corticales sont généralement étudiées séparemment chez le primate alors que leur communication en boucles récurrentes semble être la clé de l’integration neuronale. L'implication de la dopamine dans l'apprentissage social, qui reste une question centrale dans ce domaine de recherche, sera adressée directement. Les bénéfices succeptibles de découler de ce projet sont de : (i) Caractériser la représentation des variables d’apprentissage social dans le striatum anterieur et le cortex préfrontal médian et de comprendre les dynamiques des réseaux cérébraux. (ii) Comprendre le rôle de la dopamine, une molécule importante dans la communication entre les neurones de ce circuit, dans ces deux types d’apprentissage grâce à l'inactivation de son influence sur le striatum. (iii) Fournir ces jeux de données à la communauté scientifiques pour contraindre/valider/étendre les modèles existants de ces apprentissages. A long terme, et de manière plus globale, ce projet permet (iv) de comprendre les mécanismes neuronaux de comportements qui sont dérégulés dans certaines pathologies touchant la cognition sociale, telles que le trouble du spectre autistique, la schizophrénie ou le trouble déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité. La compréhension de ces mécanismes permettra, in fine, (v) d'améliorer et d'adapter des méthodes pédagogiques et d'éducation, prévenant potentiellement l'exclusion sociale. (iv)Cela permettra également une meilleure prise en charge thérapeutique des patients, avec un traitement et un soutien plus fin et efficace.

Procédures

Ce projet est multisite et se déroulera dans 4 établissements utilisateurs (EU). Chaque animal sera soumis aux interventions suivantes : - Déplacement au centre IRM pour acquisition d'images IRM, sous anesthésie pour une durée totale d'environ 2h + 2x10min de trajet (EU1/4). Déplacement dans l'EU2/4 pour acquisition d'images par rayons X, sous anesthésie pour une durée totale d'environ 20min + 2x10min de trajet. - Délacement vers l'EU3/4 pour acquisition d'images, sous anesthésie, 1 fois pour une durée d'envirion 2h + 2x3h30 de trajet. - Chirurgie d'implantation du plot de tête et injection intracérébrales pour une durée d'environ 8h. Si les injections s'allongent dans le temps, l'animal subira une chirurgie séparée pour la mise en place du plot de tête (EU1/4). - Chirurgie d'implantation de chambre d'enregistrement, sous anesthésie, pour une durée d'environ 6h (EU1/4). - La prise quotidienne de l'animal en chaise pour entrainement et enregistrements électrophysiologiques, environ 3h, 5 jours par semaine, ainsi que le contrôle hydrique de quelques mois à plusieurs années (EU1/4).

Impact sur les animaux

Ce projet utilisera des macaques fascicularis. La plupart des étapes de la procédure utilisée sera susceptible de créer une nuisance aux animaux. i) Les premières fois où les animaux seront mis en chaise pour leur venu dans le laboratoire pourront causer du stress lié à la prise de l’animal à l’aide d’une canne et à son déplacement depuis sa cage d’hébergement jusqu’à la chaise primate. Cela durera d’une à deux semaines bien qu’une habituation des animaux à la canne soit préalablement réalisée. ii) La restriction des mouvements de la tête des animaux à l’aide d’un plot de tête sera également source de stress, principalement lors des premières mises en contention. iii) Le contrôle hydrique partiel lié au besoin expérimental pourra engendrer un stress, une déshydratation, une perte d'appétit et en conséquence une perte de poids durant la durée de l’expérience. iv) L’anesthésie et l’intubation de l’animal, nécessaires aux procédures d'acquisitions d'images et de chirurgie d’implantation du plot de tête, la réalisation d’injections intracérébrales et de chambre d’enregistrement pourront créer de la douleur post-opératoire à l’animal durant plusieurs jours, des hémorragies et des infections. v) En post-opératoire, l’animal pourrait ressentir de la douleur et développer une infection liée aux actes chirurgicaux. vi) L'isolement post-opératoire de l'animal (une semaine sans contact physique de ses congénères) pourrait créer du stress.

Devenir

Les animaux seront mis à mort. L'objectif de la mise à mort est de prélever le cerveau de l'animal en fin de projet afin de préciser par une analyse post-mortem la localisation, la spécificité et l'état de préservation des zones cérébrales étudiées.

Remplacement

Le projet implique l'utilisation d'animaux car à ce jour, il n'existe pas d'alternatives expérimentales permettant de répondre aux objectifs. Aucune simulation informatique ou culture cellulaire ne peut remplacer le modèle animal vivant pour l'étude des substrats neuronaux de comportements complexes tel que l’apprentissage social. Les techniques électrophysiologiques utilisées dans le projet, permettant une mesure de l'activité de neurones unitaires, bien qu'utilisées en milieu clinique, restent trop invasives pour être utilisées chez l'homme pour des approches expérimentales.

Réduction

Les procédures chirurgicales prévues comportent un certain risque. Nous prévoyons d'inclure un maximum de six animaux dans cette étude afin de maximiser le nombre de paires d’animaux qui travailleront ensemble dans le box expérimental. Cependant les objectifs de l’étude sont atteignables avec quatre animaux. Si nous obtenons suffisamment de données (neurophysiologiques et séances comportementales) pour une analyse statistique satisfaisante chez quatre animaux, nous n'en utiliserons pas d’autres. Pour chaque animal, l’enregistrement avec plusieurs microélectrodes multi-contacts permettra de mesurer l’activité de populations neuronales dans plusieurs structures corticales et sous-corticales. La richesse des enregistrements multi-électrodes offre la possibilité de réaliser de très nombreux types d’analyses portant sur les potentiels d’actions de neurones isolés (modulation de fréquence de décharges ou de synchronisation entre neurones dans différentes périodes de la tâche ou dans différentes structures), sur les populations de neurones (distribution spatiale de l’activité, moyennes de populations), sur les potentiels de champs locaux (LFP) et sur la synchronisation entre LFP et potentiels d’actions. La répétition des séances d’enregistrement sur plusieurs mois a pour objectif d’augmenter le nombre de neurones différents enregistrés dans chaque structure. Cette augmentation permet d’augmenter la puissance statistique de nos analyses. La durée totale des enregistrements pour un animal est étroitement dépendante de la quantité de neurones enregistrés quotidiennement. De fait, elle ne peut être définie à priori. De même, la qualité et le temps d’expression des DREADDs, même si renseigné dans la littérature comme durant plusieurs mois voire année, ne peut pas être définie à priori.

Raffinement

La cage et volière de l’animal est enrichi de perchoirs, de cordes et de jeux suspendus, pour favoriser les comportements exploratoires de l'animal et aussi le retour à une activité normale en période post-chirurgicale. Après un délai minimal d'une semaine et selon l'état de récupération, l'animal sera sorti en chaise afin de reprendre une routine qui lui est familière. Les méthodes de renforcement positif (training et habituation) seront utilisées afin de réduire le stress des sujets. L'IRM anatomique et le CT-SCAN pre-chirurgicaux permettent de mieux planifier l’implantation de la chambre d'enregistrement, pour bien atteindre les aires corticales et sous-corticales ciblées. L'IRM anatomique, le CT-SCAN et le PET-SCAN seront réalisés sous anesthésie générale afin de s'assurer de l'inconscience de l'animal, réduisant de fait le stress de l'animal lors de la réalisation de la procédure. Lors d'interventions chirurgicales, en plus de l'anesthésie, un analgésique sera administré et prolongé en période post-opératoire. Des points limites précoces et adaptés seront appliqués.

Choix des espèces

Le primate non humain (PNH) sera utilisé pour la proximité anatomo-fonctionnelle des boucles cortico-striatales qu'il partage avec l'humain, notamment les boucles préfronto-striatales qui sont majoritairement représentés chez le PNH par rapport à d'autres mammifères. L’organisation des differentes couches corticales pour la computation intra-aires et les connectivités inter-aires sont particulièrement similaires entre le PNH et l’humain. Les animaux seront préférentiellement utilisés au stade de jeune adulte/adulte. A ce stade du développement, les animaux ne sont plus en croissance et leurs besoins physiologiques sont stabilisés. Cela permet un contrôle plus précis des protocoles expérimentaux, que ce soit en termes de volume des récompenses utilisées pour l'apprentissage par renforcement, de contrôle du régime alimentaire dans la cage ou de localisation des structures cérébrales cibles pour les implants chirurgicaux. Par ailleurs, les animaux étant encore jeunes, ils présentent une meilleure tolérance aux procédures expérimentales et une meilleure récupération suite aux procédures nécessitant une anesthésie. Des animaux plus jeunes mais ayant déjà atteints leur maturité sexuelle pourraient être utilisés pour les premières phases d'habituation et être ainsi jeunes adultes lors du commencement des parties ultérieures de la procédure.