Macaques rhésus
Bases neuronales de l’adaptation comportementale en contexte social et non-social chez le macaque rhésus (EU 3/3)
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
8 macaques rhésus vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, avec une réutilisation ou un placement en retraite envisagé à l'issue. Ils subissent deux chirurgies dont une craniotomie de six heures, une stimulation transcrânienne par ultrasons, des enregistrements d'électrophysiologie et d'imagerie sur animal vigile, la tête fixée par un plot implanté, dans le cadre d'un contrôle hydrique pouvant provoquer une sensation de soif. Le porteur reconnaît que la stimulation peut induire une gêne et une "brûlure superficielle de la peau" et que les marges des implants sont des zones d'infection potentielle. Il affirme que les primates non humains sont "le seul choix possible" de modèle et prévoit huit animaux, ramenés à six "si tous coopèrent".
Objectifs
L’adaptation comportementale repose sur plusieurs processus importants: établir la valeur des stimuli de l’environnement, des buts à atteindre et des actions en fonction de l’état interne du sujet, sélectionner un comportement et évaluer ses conséquences. La nécessité d’agir dans un contexte sociale implique la prise en compte d’information relative aux valeurs et intentions d’autres agents biologiques. Notre objectif vise à mieux comprendre les interactions au sein de larges réseaux neuronaux dans la régulation flexible de nos comportements. Ces réseaux sont centrés sur le cortex prefrontal, une region considérée comme une spécificité de l’organisation cérébrale des primates. Pour cela, il est indispensable 1) d’identifier les relations anatomo-fonctionnelles entre les régions du lobe frontal et temporal, 2) d’étudier l’implémentation des mécanismes de l’adaptation comportementale au niveau neuronal et 3) de comprendre le rôle causal de ces différentes structures sur le fonctionnement intégré de ces réseaux. Ceci nécessite une combinaison d’approches d’imagerie et d’électrophysiogie, dont certaines invasives. Les primates non humains sont le seul choix possible de modèle animal, sur la base de critères anatomiques et cognitifs, pour conduire le projet proposé. Ce projet sera réalisé dans 3 étab lissements utilisateurs.
Bénéfices attendus
Une caractéristique de notre survie dans le monde réel est notre capacité à faire preuve d'adaptation comportementale. Les primates en général et les humains en particulier sont très efficaces pour extraire rapidement les signaux informatifs de l'environnement social et non-social, et les intégrer aux conséquences de leurs actions, afin de maintenir ou de modifier si besoin leurs décisions. Ce projet est un projet de recherche fondamentale qui vise à comprendre les mécanismes par lesquels les différentes régions du cortex frontal et temporal interagissent et comment elles contribuent aux comportements adaptifs en contexte social et non social. Le principal bénéfice attendu sera donc l’amélioration des connaissances scientifiques qui découleront de la réalisation des expériences de ce projet. 1. Le projet nous permettra de mieux d’identifier les circuits neuronaux et les mécanismes physiologiques qui supportent l’expression de comportements adaptatifs. 2. Le projet nous permettra de comprendre comment les perturbations de ces interactions préfronto-temporales conduisent à des altérations des processus cognitifs supportant les comportements adaptatifs Des bénéfices secondaires pourraient inclure des hypothèses en recherche clinique dans le domaine de la neuropsychiatrie. 3. Le projet nous permettra de mieux comprendre le couplage neuro-vasculaire Des bénéfices secondaires pourraient inclure une meilleure utilisation translationnelle des données d’électrophysiologie obtenues chez le singe aux données de neuroimagerie obtenues chez l’humain.
Procédures
Les animaux seront soumis à 2 actes chirurgicaux pour permettre la stimulation transcranienne par ultrasons et la collecte des données d'électrophysiologie et d'imagerie chez l'animal vigile. Les chirurgies seront réalisées après entrainement aux tâches comportementales. Une première chirurgie implantatoire permettra de réaliser les procédures de stimulation transcranienne et d'imagerie par résonance magnétique. Ce type de chirurgie dure en moyenne 4h. La seconde chirurgie sera réalisée à l’issue de la collecte des données d’imagerie fonctionnelle dans ces mêmes tâches. Elle est nécessaire pour la réalisation des procédures d'électrophysiologie et d'imagerie par ultrason. Ce type de chirurgie implantatoire nécessite la réalisation d’une craniotomie et sont plus longues (durée moyenne = 6h). Toutes les actes seront réalisés dans l'EU1, sauf la collecte de données CT préalable aux chirurgies qui sera réalisée dans l'EU3, et les chirurgies qui seront réalisées dans l'EU2.
Impact sur les animaux
Au cours du projet, les animaux auront plusieurs anesthésies générales pour les deux neurochirurgies et au moins un examen en neuroimagerie. Les anesthésies sont réalisées pour les différentes formes d'imagerie cérébrale nécessaires au projet, et pour la chirurgie destinée à l'implantation d’une chambre d'enregistrement. L'anesthésie générale provoquera également en elle-même un inconfort au réveil. La chirurgie pourra susciter un inconfort post-opératoire temporaire, normalement maitrisé par l'administration d'analgésique et un suivi rapproché par les expérimentateurs et les zootechniciens. Les marges des implants constituent des zones d’infection potentielle qui seront maitrisés par une surveillance régulière des implants et par l’administration de soins appropriés. Les singes travailleront dans le cadre traditionnel d'un box expérimental. Ils seront assis, ou en position dite du sphinx dans une chaise à primate, la tête fixée par le plot implanté. Les animaux seront formés à cette procédure par renforcement positif, la procédure étant bien établie et plutôt bien tolérée, mais les animaux éprouveront un léger inconfort lors de l’apprentissage de la procédure. Les singes seront formés dans le cadre d'un protocole de contrôle hydrique. Ce protocole est progressivement mis en œuvre et, dans la grande majorité des cas, les animaux reçoivent leur dose normale de liquide. Cependant il est possible pendant l'adaptation au processus, une certaine sensation de soif puisse se manifester entre les sessions. La stimulation ultrasonore peut induire une sensation de gêne lors de son application. Les animaux seront formés à cette procédure par renforcement positif, la procédure étant bien établie et bien tolérée. La stimulation ultrasonore peut induire une brûlure superficielle de la peau. Une modélisation au préalable des variations thermiques engendrées par la stimulation préviendra de cet effet négatif potentiel.
Devenir
La potentielle réutilisation des animaux en fin de protocole sera prise en accord avec la vétérinaire. Si les animaux ne peuvent pas être utilisés, un placement en retraite sera considéré.
Remplacement
Nous proposons d'étudier le fonctionnement des réseaux neuronaux impliqués dans l’adaptation comportementale. Ces réseaux sont centrés sur le cortex prefrontal, une région cérébrale considérée comme une spécificité de l’organisation cérébrale des primates. Sur la base de critères anatomiques et cognitifs, les primates non humains sont le seul choix possible de modèle animal pour conduire le projet proposé. Il n'existe pas d’alternative qui permette d'obtenir des informations similaires à partir d'expériences n'impliquant pas d'animaux, ou des modèles animaux non-primates.
Réduction
Contrairement à la neuroimagerie chez l’humain qui nécessite un grand nombre de sujet (n>20), les protocoles chez le primate non-humain bénéfient de la possibilité de répéter les sessions chez un même sujet. Chez le singe, 3 est également le nombre minimal d'animaux par étude sur lequel la communauté scientifique s'accorde. Dans le cadre du présent projet, il est important de prendre en compte le facteur social : dominants vs dominés. Nous travaillerons donc sur 2 groupes de 3 sujets. Cependant il arrive parfois que des animaux s’accommodent mal au travail en chaise de contention, ou ne tolèrent pas les implants. Nous envisageons le besoin de 8 animaux mais nous nous arrêterons à 6 si tous les animaux coopèrent, apprennent les tâches comportementales et tolèrent les implants.
Raffinement
Chaque animal reçoit un long pré-entrainement par renforcement positif pour l'habituer à la vie au laboratoire (nettoyage des volières, pesées régulières, etc.). Des protocoles d’enrichissement de l’environnement sont développés pour stimuler l’animal et lui permettre d’exprimer au mieux son répertoire comportemental en dehors des phases de collecte de données. L’utilisation de station de travail mobile permettra de réaliser certaines phases du conditionnement dans les volières des animaux. Un raffinement continu est également pratiqué pour développer des implants moins invasifs et moins sensibles aux infections. L’optimisation des techniques d’enregistrements électrophysiogiques permettra de réduire la phase de collecte des données. Tout sera mis en œuvre pour limiter la douleur, la souffrance et l’angoisse de l’animal grâce aux différentes mesures mises en place dans l’animalerie (hébergement en groupe social, enrichissement, etc.) et un suivi médical régulier de l’animal (perte de poids, alopécie), et des implants sera mis en œuvre (signes d’infections). Un suivi medical plus spécifique sera également mis en oeuvre post intervention chirugical.
Choix des espèces
Nous proposons d'étudier le fonctionnement des réseaux neuronaux impliqués dans l’adaptation comportementale. Ces réseaux sont centrés sur le cortex préfrontal. Cette région est considérée comme une specificité de l’organisation cérébrale des primates. Les expériences présentees sont invasives. La combinaison des approches proposées permettront l’obtention d’informations fondamentales impossible à obtenir avec d'autres techniques, et impossible à réaliser chez l’humain. Notre recherche porte sur des animaux post-puberté (>4ans)
Bases neuronales de l’adaptation comportementale en contexte social et non-social chez le macaque rhésus (EU 2/3)
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
8 macaques rhésus vont être utilisés, réutilisés ou placés en retraite à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit deux neurochirurgies de quatre à six heures avec pose d'implants crâniens, puis des séances d'enregistrement sur animal vigile maintenu en chaise de contention, sous contrôle hydrique. Le projet étudie les réseaux du cortex préfrontal impliqués dans l'adaptation comportementale. Le porteur indique un risque d'infection des implants, une sensation de soif entre les sessions et une possible brûlure superficielle liée aux ultrasons, et affirme que les primates non humains sont "le seul choix possible".
Objectifs
L’adaptation comportementale repose sur plusieurs processus importants: établir la valeur des stimuli de l’environnement, des buts à atteindre et des actions en fonction de l’état interne du sujet, sélectionner un comportement et évaluer ses conséquences. La nécessité d’agir dans un contexte sociale implique la prise en compte d’information relative aux valeurs et intentions d’autres agents biologiques. Notre objectif vise à mieux comprendre les interactions au sein de larges réseaux neuronaux dans la régulation flexible de nos comportements. Ces réseaux sont centrés sur le cortex prefrontal, une region considérée comme une spécificité de l’organisation cérébrale des primates. Pour cela, il est indispensable 1) d’identifier les relations anatomo-fonctionnelles entre les régions du lobe frontal et temporal, 2) d’étudier l’implémentation des mécanismes de l’adaptation comportementale au niveau neuronal et 3) de comprendre le rôle causal de ces différentes structures sur le fonctionnement intégré de ces réseaux. Ceci nécessite une combinaison d’approches d’imagerie et d’électrophysiogie, dont certaines invasives. Les primates non humains sont le seul choix possible de modèle animal, sur la base de critères anatomiques et cognitifs, pour conduire le projet proposé. Ce projet sera réalisé dans 3 étab lissements utilisateurs.
Bénéfices attendus
Une caractéristique de notre survie dans le monde réel est notre capacité à faire preuve d'adaptation comportementale. Les primates en général et les humains en particulier sont très efficaces pour extraire rapidement les signaux informatifs de l'environnement social et non-social, et les intégrer aux conséquences de leurs actions, afin de maintenir ou de modifier si besoin leurs décisions. Ce projet est un projet de recherche fondamentale qui vise à comprendre les mécanismes par lesquels les différentes régions du cortex frontal et temporal interagissent et comment elles contribuent aux comportements adaptifs en contexte social et non social. Le principal bénéfice attendu sera donc l’amélioration des connaissances scientifiques qui découleront de la réalisation des expériences de ce projet. 1. Le projet nous permettra de mieux d’identifier les circuits neuronaux et les mécanismes physiologiques qui supportent l’expression de comportements adaptatifs. 2. Le projet nous permettra de comprendre comment les perturbations de ces interactions préfronto-temporales conduisent à des altérations des processus cognitifs supportant les comportements adaptatifs Des bénéfices secondaires pourraient inclure des hypothèses en recherche clinique dans le domaine de la neuropsychiatrie. 3. Le projet nous permettra de mieux comprendre le couplage neuro-vasculaire Des bénéfices secondaires pourraient inclure une meilleure utilisation translationnelle des données d’électrophysiologie obtenues chez le singe aux données de neuroimagerie obtenues chez l’humain.
Procédures
Les animaux seront soumis à 2 actes chirurgicaux pour permettre la stimulation transcranienne par ultrasons et la collecte des données d'électrophysiologie et d'imagerie chez l'animal vigile. Les chirurgies seront réalisées après entrainement aux tâches comportementales. Une première chirurgie implantatoire permettra de réaliser les procédures de stimulation transcranienne et d'imagerie par résonance magnétique. Ce type de chirurgie dure en moyenne 4h. La seconde chirurgie sera réalisée à l’issue de la collecte des données d’imagerie fonctionnelle dans ces mêmes tâches. Elle est nécessaire pour la réalisation des procédures d'électrophysiologie et d'imagerie par ultrason. Ce type de chirurgie implantatoire nécessite la réalisation d’une craniotomie et sont plus longues (durée moyenne = 6h). Toutes les actes seront réalisés dans l'EU1, sauf la collecte de données CT préalable aux chirurgies qui sera réalisée dans l'EU3, et les chirurgies qui seront réalisées dans l'EU2.
Impact sur les animaux
Au cours du projet, les animaux auront plusieurs anesthésies générales pour les deux neurochirurgies et au moins un examen en neuroimagerie. Les anesthésies sont réalisées pour les différentes formes d'imagerie cérébrale nécessaires au projet, et pour la chirurgie destinée à l'implantation d’une chambre d'enregistrement. L'anesthésie générale provoquera également en elle-même un inconfort au réveil. La chirurgie pourra susciter un inconfort post-opératoire temporaire, normalement maitrisé par l'administration d'analgésique et un suivi rapproché par les expérimentateurs et les zootechniciens. Les marges des implants constituent des zones d’infection potentielle qui seront maitrisés par une surveillance régulière des implants et par l’administration de soins appropriés. Les singes travailleront dans le cadre traditionnel d'un box expérimental. Ils seront assis, ou en position dite du sphinx dans une chaise à primate, la tête fixée par le plot implanté. Les animaux seront formés à cette procédure par renforcement positif, la procédure étant bien établie et plutôt bien tolérée, mais les animaux éprouveront un léger inconfort lors de l’apprentissage de la procédure. Les singes seront formés dans le cadre d'un protocole de contrôle hydrique. Ce protocole est progressivement mis en œuvre et, dans la grande majorité des cas, les animaux reçoivent leur dose normale de liquide. Cependant il est possible pendant l'adaptation au processus, une certaine sensation de soif puisse se manifester entre les sessions. La stimulation ultrasonore peut induire une sensation de gêne lors de son application. Les animaux seront formés à cette procédure par renforcement positif, la procédure étant bien établie et bien tolérée. La stimulation ultrasonore peut induire une brûlure superficielle de la peau. Une modélisation au préalable des variations thermiques engendrées par la stimulation préviendra de cet effet négatif potentiel.
Devenir
La potentielle réutilisation des animaux en fin de protocole sera prise en accord avec la vétérinaire. Si les animaux ne peuvent pas être utilisés, un placement en retraite sera considéré.
Remplacement
Nous proposons d'étudier le fonctionnement des réseaux neuronaux impliqués dans l’adaptation comportementale. Ces réseaux sont centrés sur le cortex prefrontal, une région cérébrale considérée comme une spécificité de l’organisation cérébrale des primates. Sur la base de critères anatomiques et cognitifs, les primates non humains sont le seul choix possible de modèle animal pour conduire le projet proposé. Il n'existe pas d’alternative qui permette d'obtenir des informations similaires à partir d'expériences n'impliquant pas d'animaux, ou des modèles animaux non-primates.
Réduction
Contrairement à la neuroimagerie chez l’humain qui nécessite un grand nombre de sujet (n>20), les protocoles chez le primate non-humain bénéfient de la possibilité de répéter les sessions chez un même sujet. Chez le singe, 3 est également le nombre minimal d'animaux par étude sur lequel la communauté scientifique s'accorde. Dans le cadre du présent projet, il est important de prendre en compte le facteur social : dominants vs dominés. Nous travaillerons donc sur 2 groupes de 3 sujets. Cependant il arrive parfois que des animaux s’accommodent mal au travail en chaise de contention, ou ne tolèrent pas les implants. Nous envisageons le besoin de 8 animaux mais nous nous arrêterons à 6 si tous les animaux coopèrent, apprennent les tâches comportementales et tolèrent les implants.
Raffinement
Chaque animal reçoit un long pré-entrainement par renforcement positif pour l'habituer à la vie au laboratoire (nettoyage des volières, pesées régulières, etc.). Des protocoles d’enrichissement de l’environnement sont développés pour stimuler l’animal et lui permettre d’exprimer au mieux son répertoire comportemental en dehors des phases de collecte de données. L’utilisation de station de travail mobile permettra de réaliser certaines phases du conditionnement dans les volières des animaux. Un raffinement continu est également pratiqué pour développer des implants moins invasifs et moins sensibles aux infections. L’optimisation des techniques d’enregistrements électrophysiogiques permettra de réduire la phase de collecte des données. Tout sera mis en œuvre pour limiter la douleur, la souffrance et l’angoisse de l’animal grâce aux différentes mesures mises en place dans l’animalerie (hébergement en groupe social, enrichissement, etc.) et un suivi médical régulier de l’animal (perte de poids, alopécie), et des implants sera mis en œuvre (signes d’infections). Un suivi medical plus spécifique sera également mis en oeuvre post intervention chirugical.
Choix des espèces
Nous proposons d'étudier le fonctionnement des réseaux neuronaux impliqués dans l’adaptation comportementale. Ces réseaux sont centrés sur le cortex préfrontal. Cette région est considérée comme une specificité de l’organisation cérébrale des primates. Les expériences présentees sont invasives. La combinaison des approches proposées permettront l’obtention d’informations fondamentales impossible à obtenir avec d'autres techniques, et impossible à réaliser chez l’humain. Notre recherche porte sur des animaux post-puberté (>4ans)
Dynamique neuronale des interactions préfrontales chez le macaque (Projet Multisite: EU1/2)
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
21 macaques rhésus vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, ce volet couvrant l'essentiel du protocole d'un projet mené sur deux établissements. Ils reçoivent un entraînement cognitif tête fixée sur une chaise de contention, jusqu'à cinquante injections d'un ligand, des neurochirurgies et un contrôle de leur accès à l'eau, pour enregistrer l'activité de leur cortex préfrontal. Le porteur reconnaît une soif possible entre les sessions et un inconfort à l'apprentissage de la contention, et prévoit la mise à mort de chaque singe pour valider l'expérience par l'histologie du cerveau. Il conclut que le remplacement des primates est impossible, les alternatives in vitro et in silico ne reproduisant pas ce réseau.
Objectifs
Le cortex préfrontal est une région cérébrale très développée chez les primates. Il gère des fonctions qui permettent la flexibilité comportementale. La perte de ces fonctions caractérise plusieurs maladies psychiatriques. Les mécanismes du cortex préfrontal dans ces fonctions et de ces maladies sont peu connus – il semble notamment important de comprendre comment le cortex préfrontal fonctionne en interaction avec d’autres régions du cerveau. Nous étudierons ces interactions dans ce projet qui se déroule dans deux établissements utilisateurs – EU1/2 pour la majorité du protocole, et EU2/2 pour l'imagerie cérébrale. Tout d'abord, nous étudierons le dynamique de ces interactions par enregistrement électrophysiologique des neurones du cortex pendant des comportements adaptatifs. Puis nous caractériserons l’impact de perturbations des interactions du cortex préfrontal sur l’activité neuronal et sur les comportements adaptatifs. Nous utiliserons la technique émergente de pharmacogénétique qui permet de modifier l’activité des neurones impliqués dans les interactions, tandis que nous enregistrons cette même activité pour comprendre ce qui change dans le cerveau. Ces techniques invasives nécessitent des sujets animaux, ici des macaques - contrairement à d’autres espèces modèles les macaques partagent plusieurs des zones préfrontales ciblées avec l’espèce humaine. Les connaissances fondamentales acquises par ce projet contribueront à notre compréhension du fonctionnement cérébral et, à long terme, à élucider les mécanismes pathologiques des dysfonctions exécutives.
Bénéfices attendus
Le principal bénéfice attendu sera donc la connaissance scientifique qui résultera de ces études, comme le projet nous permettra de mieux décrire les mécanismes physiologiques du cortex préfrontal et les mécanismes dans le cerveau des comportements adaptifs. En plus le projet nous permettra de comprendre comment le perturbation des interactions du cortex préfrontal modifient son fonctionnement. Plus largement la compréhension de ces perturbations nous approche à des mécanismes spécifiques des maladies qui en sont liées. Le projet avancera notre compréhension des approches pharmacogénétiques chez les primates, étape essentielle au développement du pharmacogénétique comme traitement médicale chez l’humain.
Procédures
Tous les animaux recevront un entrainement cognitif avec renforcement positif, dans leur hébergement et dans une salle de test. Les sessions sont de 1–5 heures, 5 jours par semaine, pour la durée du protocole. Après chirurgie, les singes fourniront des enregistrements intracérébraux pendant ses sessions d’entrainement cognitif. Les singes passeront également l’imagerie cérébrale - des IRM, des TEP et des CT sous anesthésie. Chaque séance dur 1-3 heures. Tous les singes passeront une ou deux neurochirurgies - pour l'implantation de dispositifs d'enregistrement neurophysiologique et pour l'injection de vecteurs viraux pour la pharmacogénétique. Les singes recevront des injections intramusculaires d'un ligand pour la pharmacogénétique ou d'une substance de contrôle. Jusqu’à 50 injections par animal, pendant le session de travail. À la fin du protocole, les animaux seront euthanasiés et leur cerveau sera extrait pour analyse histologique.
Impact sur les animaux
Au cours du projet, les animaux auront plusieurs anesthésies générales, dont au moins une pour une neurochirurgie. Les anesthésies sont réalisées pour les différentes formes d'imagerie cérébrale nécessaires au projet, et pour la chirurgie destinée à l'implantation d'électrodes, de chambres d'enregistrement, et/ou à l'injection de vecteurs viraux. La chirurgie pourra susciter un inconfort post-opératoire temporaire, normalement maitrisé par l'administration d'analgésique et un suivi rapproché par les expérimentateurs et les zootechniciens. L'anesthésie générale provoquera également en elle-même un inconfort au réveil. Les animaux du groupe 5 travailleront dans un environnement d'entraînement en accès libre. Ils seront brièvement maintenus en contention légère, de manière à équiper les implants de carte mémoire et à effectuer les inspections et les soins pour les implants. Les animaux des groupes 1-4 et 6 travailleront dans le cadre traditionnel d'un box expérimental. Ils seront assis dans une chaise à primate, la tête fixée par le plot implanté. Les animaux seront formés à cette procédure par renforcement positif, la procédure étant bien établie et bien tolérée, mais les animaux éprouveront un léger inconfort lors de l’apprentissage de la procédure. Les animaux seront formés dans le cadre d'un protocole de contrôle hydrique. Ce protocole est progressivement mis en œuvre et, dans la grande majorité des cas, les animaux reçoivent leur dose normale de liquide. Cependant il est possible pendant l'adaptation au processus, une certaine sensation de soif puisse se manifester entre les sessions.
Devenir
À la fin du protocole les animaux, ayant reçu des injections pour le pharmacogénétique, seront euthanasiés et leur cerveau sera extrait pour analyse histologique, afin d'analyser et de confirmer l'expression des récepteurs pharmacogénétique dans leur cerveau. La validation de l'expression de ces récepteurs dans le tissu post mortem est une étape critique dans la justification des résultats de l'expérience. Le travail histologique, et donc l'euthanasie des animaux, fait donc partie intégrante de l'expérience.
Remplacement
La nécessité scientifique de ce programme de recherche est décrite dans les objectifs de ce projet et est soutenue par les financements accordé. Le projet est spécifiquement axé sur la dynamique neuronale du cortex préfrontal et ses interactions. Cette spécificité rend les alternatives non animales impossibles à mettre en œuvre pour atteindre les objectifs du projet. Les modèles in silico du cortex préfrontal restent rudimentaires pour les questions de dynamique neuronale - en effet, un résultat de ce projet pourrait être l'amélioration de ces modèles. En outre, le projet se concentre sur les interactions du cortex préfrontal avec d'autres régions du cerveau. Non seulement les modèles in silico du cortex préfrontal sont rudimentaires pour l'étude de la dynamique neuronale, mais ils sont rarement connectés à des versions modélisées d'autres régions du cerveau, et jamais avec toute la complexité des connexions dans le cerveau parce que nous ne connaissons ni ne comprenons la forme et la nature de ces connexions. Les assemblages de cellules in vitro peuvent être utilisés pour étudier la dynamique neuronale de base, mais jamais avec les interactions cortico-corticales, cortico-sous-corticales et neuromodulatrices que nous examinerons ici - les préparations in vitro manquent de ces éléments, et l'objectif de ce projet est de rendre compte de l'ensemble des systèmes du cortex préfrontal, ce qui n'est pas possible in vitro. L'étude ex-vivo est impossible pour ce projet car la dynamique neuronale n'est produite que par un cerveau vivant. Pour atteindre les objectifs scientifiques décrits, les primates non humains sont le seul choix possible de modèle animal, sur la base de critères anatomiques et cognitifs. Seules les espèces de primates possèdent la région du cortex préfrontal latéral granulaire qui est la cible de notre étude. Parmi les animaux de laboratoire acceptés, seules certaines espèces de primates sont capables d'accomplir les tâches cognitives que nous étudions ici. En conséquence de ce qui précède, il n'y a aucune forme de progrès scientifique ou technique dans un avenir prévisible qui permette d'obtenir les informations que nous recherchons ici à partir d'expériences n'impliquant pas d'animaux, et donc nous ne pouvons pas aborder la question du remplacement de ces expériences.
Réduction
La taille estimée de la cohorte pour cette étude a été définie en prenant en compte l'impératif éthique d'utiliser le moins d'animaux possible et l’impératif scientifique et éthique d’utiliser le nombre suffisant pour obtenir des données scientifiques robustes, des résultats significatifs et généralisables. Le nombre d’animaux est réduit à la valeur minimale permettant d’atteindre une significativité et une reproductibilité des observations. En général, l'approche consiste à concevoir toutes les expériences pour les contrastes et les tests statistiques intra-individuel, puis à tester un deuxième animal pour confirmer les résultats du premier. Cela signifie qu’un singe sert comme son propre contrôle et que le "n" de l'expérience est constitué de sessions ou de neurones. C'est le minimum absolu pour une expérience scientifique correctement réalisée, et notre travail pour réaliser ces expériences de cette manière représente un effort maximal de réduction. Pour toutes les procédures, l’utilisation des interventions pharmacogénétique DREADD pour modifier l’activité des neurones relèvent du raffinement ce qui porte la réduction à son maximum. C’est une intervention réversible qui ne nécessitent pas de lésion et n’impliquent pas de perturbation à long terme. La procédure étant réversible, l'animal peut également agir comme son propre contrôle. Dans chaque groupe principal, deux animaux seront utilisés si les deux fournissent la puissance statistique requise pour l'étude. Un troisième animal a été noté, mais il ne sera inclus que si l'un des deux premiers n'est pas en mesure de fournir des données répondant à ces critères. Nous souhaitons souligner ici que le critère important est, une fois que nous commençons l'expérimentation sur des sujets macaques, de s'assurer que des résultats scientifiques solides et fiables découlent du projet.
Raffinement
Nos approches expérimentales font l'objet de raffinements constants. Nous appliquons depuis plusieurs années des protocoles de surveillance accrue de nos animaux, à la fois dans les protocoles et autour des procédures chirurgicales ; nous fournissons des soins péri-opératoires au niveau qui serait attendu en chirurgie humaine dans la mesure du possible ; nous suivons la douleur post-opératoire avec notation et points limites; et tous nos animaux sont entrainés avec un renforcement positif pour chaque élément du protocole. Chaque élément du protocole est suivi avec des points limites gradés adaptés à chaque animal et le protocole et les interventions sont effectués en fonction des discussions régulières avec les vétérinaires et le personnel chargé des soins aux animaux. Notamment, le contrôle hydrique est opéré ici avec un suivi renforcé et un ensemble gradué de points d'intervention et de points d'arrêt, comme décrit par les recommandations nationales du CNREEA. Les techniques et les matériaux d'implantation font l'objet de raffinements réguliers, tout comme le soin des implants et leur suivi à long terme. Les interventions pharmacogénétiques permettent une intervention neuronale directe plus ciblée que les approches précédentes et ne nécessite pas d'injection intra-cérébrale à chaque séance. À terme la validation des injections pharmacogénétiques par TEP et IRM devrait permettre de valider les expériences sans sacrifier les animaux pour une validation histologique. Le travail réalisé ici contribuera à cet objectif, mais une validation post mortem reste nécessaire pour le moment. Le travail des singes testés en "libre accès" représente un raffinement significatif pour l'acquisition de données neurophysiologiques et pour les conditions de travail pour l’animal. Plus précisément, il s'agit d’un raffinement majeur de l'hébergement conformément au protocole, car les animaux sont beaucoup moins fréquemment contraints ou retirés de leur hébergement pour les besoins de l'expérience. Le projet entre autres fournira une base de données pour indiquer dans quels cas ce raffinement spécifique est approprié dans l’avenir.
Choix des espèces
Les expériences chez les primates non-humains sont directement pertinentes pour la compréhension de la cognition humaine, en raison des capacités cognitives du macaque, et des similarités de cerveau. Nos questions scientifiques nécessitent des études chez le singe en raison des proximités anatomiques et biochimiques entre les espèces primates, et de la capacité unique des primates à réaliser des tâches cognitives complexes qui permettent de manipuler, comme chez l'Homme, les capacités comportementales complexes. Nos études sont centrées sur le cortex préfrontal, un cortex granulaire qui parmi les espèces modèles n’a été identifié que chez les primates. L'utilisation du modèle primate permet un transfert direct vers la compréhension du cerveau chez l'Homme. Ceci est renforcé par les connaissances que nous avons acquises, et par nos études comparatives Humain-Macaque. Les animaux sont adultes – les procédures d'implantation sont réalisées à 5-6 ans lorsque le développement crânien se stabilise pour éviter de fortes modifications morphologiques après implantation et des problèmes de localisation stéréotaxique.
Dynamique neuronale des interactions préfrontales chez le macaque (Projet Multisite: EU2/2)
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
21 macaques rhésus vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, ce volet couvrant l'imagerie cérébrale d'un projet mené sur deux établissements. Ils subissent une ou deux neurochirurgies pour implanter des électrodes et injecter des virus, des séances d'imagerie sous anesthésie et un contrôle de leur accès à l'eau qui peut provoquer la soif, pour étudier le cortex préfrontal. Le porteur décrit un entraînement par renforcement positif et un suivi de la douleur, tout en prévoyant la mise à mort de chaque singe pour analyser son cerveau. Il affirme que le primate est le "seul choix possible" et que les modèles informatiques restent "rudimentaires".
Objectifs
Le cortex préfrontal est une région cérébrale très développée chez les primates. Il gère des fonctions qui permettent la flexibilité comportementale. La perte de ces fonctions caractérise plusieurs maladies psychiatriques. Les mécanismes du cortex préfrontal dans ces fonctions et de ces maladies sont peu connus – il semble notamment important de comprendre comment le cortex préfrontal fonctionne en interaction avec d’autres régions du cerveau. Nous étudierons ces interactions dans ce projet qui se déroule dans deux établissements utilisateurs – EU1/2 pour la majorité du protocole, et EU2/2 pour l'imagerie cérébrale. Tout d'abord, nous étudierons le dynamique de ces interactions par enregistrement électrophysiologique des neurones du cortex pendant des comportements adaptatifs. Puis nous caractériserons l’impact de perturbations des interactions du cortex préfrontal sur l’activité neuronal et sur les comportements adaptatifs. Nous utiliserons la technique émergente de pharmacogénétique qui permet de modifier l’activité des neurones impliqués dans les interactions, tandis que nous enregistrons cette même activité pour comprendre ce qui change dans le cerveau. Ces techniques invasives nécessitent des sujets animaux, ici des macaques - contrairement à d’autres espèces modèles les macaques partagent plusieurs des zones préfrontales ciblées avec l’espèce humaine. Les connaissances fondamentales acquises par ce projet contribueront à notre compréhension du fonctionnement cérébral et, à long terme, à élucider les mécanismes pathologiques des dysfonctions exécutives.
Bénéfices attendus
Le principal bénéfice attendu sera donc la connaissance scientifique qui résultera de ces études, comme le projet nous permettra de mieux décrire les mécanismes physiologiques du cortex préfrontal et les mécanismes dans le cerveau des comportements adaptifs. En plus le projet nous permettra de comprendre comment le perturbation des interactions du cortex préfrontal modifient son fonctionnement. Plus largement la compréhension de ces perturbations nous approche à des mécanismes spécifiques des maladies qui en sont liées. Le projet avancera notre compréhension des approches pharmacogénétiques chez les primates, étape essentielle au développement du pharmacogénétique comme traitement médicale chez l’humain.
Procédures
Tous les animaux recevront un entrainement cognitif avec renforcement positif, dans leur hébergement et dans une salle de test. Les sessions sont de 1–5 heures, 5 jours par semaine, pour la durée du protocole. Après chirurgie, les singes fourniront des enregistrements intracérébraux pendant ses sessions d’entrainement cognitif. Les singes passeront également l’imagerie cérébrale - des IRM, des TEP et des CT sous anesthésie. Chaque séance dur 1-3 heures. Tous les singes passeront une ou deux neurochirurgies - pour l'implantation de dispositifs d'enregistrement neurophysiologique et pour l'injection de vecteurs viraux pour la pharmacogénétique. Les singes recevront des injections intramusculaires d'un ligand pour la pharmacogénétique ou d'une substance de contrôle. Jusqu’à 50 injections par animal, pendant le session de travail. À la fin du protocole, les animaux seront euthanasiés et leur cerveau sera extrait pour analyse histologique.
Impact sur les animaux
Au cours du projet, les animaux auront plusieurs anesthésies générales, dont au moins une pour une neurochirurgie. Les anesthésies sont réalisées pour les différentes formes d'imagerie cérébrale nécessaires au projet, et pour la chirurgie destinée à l'implantation d'électrodes, de chambres d'enregistrement, et/ou à l'injection de vecteurs viraux. La chirurgie pourra susciter un inconfort post-opératoire temporaire, normalement maitrisé par l'administration d'analgésique et un suivi rapproché par les expérimentateurs et les zootechniciens. L'anesthésie générale provoquera également en elle-même un inconfort au réveil. Les animaux du groupe 5 travailleront dans un environnement d'entraînement en accès libre. Ils seront brièvement maintenus en contention légère, de manière à équiper les implants de carte mémoire et à effectuer les inspections et les soins pour les implants. Les animaux des groupes 1-4 et 6 travailleront dans le cadre traditionnel d'un box expérimental. Ils seront assis dans une chaise à primate, la tête fixée par le plot implanté. Les animaux seront formés à cette procédure par renforcement positif, la procédure étant bien établie et bien tolérée, mais les animaux éprouveront un léger inconfort lors de l’apprentissage de la procédure. Les animaux seront formés dans le cadre d'un protocole de contrôle hydrique. Ce protocole est progressivement mis en œuvre et, dans la grande majorité des cas, les animaux reçoivent leur dose normale de liquide. Cependant il est possible pendant l'adaptation au processus, une certaine sensation de soif puisse se manifester entre les sessions.
Devenir
À la fin du protocole les animaux, ayant reçu des injections pour le pharmacogénétique, seront euthanasiés et leur cerveau sera extrait pour analyse histologique, afin d'analyser et de confirmer l'expression des récepteurs pharmacogénétique dans leur cerveau. La validation de l'expression de ces récepteurs dans le tissu post mortem est une étape critique dans la justification des résultats de l'expérience. Le travail histologique, et donc l'euthanasie des animaux, fait donc partie intégrante de l'expérience.
Remplacement
La nécessité scientifique de ce programme de recherche est décrite dans les objectifs de ce projet et est soutenue par les financements accordé. Le projet est spécifiquement axé sur la dynamique neuronale du cortex préfrontal et ses interactions. Cette spécificité rend les alternatives non animales impossibles à mettre en œuvre pour atteindre les objectifs du projet. Les modèles in silico du cortex préfrontal restent rudimentaires pour les questions de dynamique neuronale - en effet, un résultat de ce projet pourrait être l'amélioration de ces modèles. En outre, le projet se concentre sur les interactions du cortex préfrontal avec d'autres régions du cerveau. Non seulement les modèles in silico du cortex préfrontal sont rudimentaires pour l'étude de la dynamique neuronale, mais ils sont rarement connectés à des versions modélisées d'autres régions du cerveau, et jamais avec toute la complexité des connexions dans le cerveau parce que nous ne connaissons ni ne comprenons la forme et la nature de ces connexions. Les assemblages de cellules in vitro peuvent être utilisés pour étudier la dynamique neuronale de base, mais jamais avec les interactions cortico-corticales, cortico-sous-corticales et neuromodulatrices que nous examinerons ici - les préparations in vitro manquent de ces éléments, et l'objectif de ce projet est de rendre compte de l'ensemble des systèmes du cortex préfrontal, ce qui n'est pas possible in vitro. L'étude ex-vivo est impossible pour ce projet car la dynamique neuronale n'est produite que par un cerveau vivant. Pour atteindre les objectifs scientifiques décrits, les primates non humains sont le seul choix possible de modèle animal, sur la base de critères anatomiques et cognitifs. Seules les espèces de primates possèdent la région du cortex préfrontal latéral granulaire qui est la cible de notre étude. Parmi les animaux de laboratoire acceptés, seules certaines espèces de primates sont capables d'accomplir les tâches cognitives que nous étudions ici. En conséquence de ce qui précède, il n'y a aucune forme de progrès scientifique ou technique dans un avenir prévisible qui permette d'obtenir les informations que nous recherchons ici à partir d'expériences n'impliquant pas d'animaux, et donc nous ne pouvons pas aborder la question du remplacement de ces expériences.
Réduction
La taille estimée de la cohorte pour cette étude a été définie en prenant en compte l'impératif éthique d'utiliser le moins d'animaux possible et l’impératif scientifique et éthique d’utiliser le nombre suffisant pour obtenir des données scientifiques robustes, des résultats significatifs et généralisables. Le nombre d’animaux est réduit à la valeur minimale permettant d’atteindre une significativité et une reproductibilité des observations. En général, l'approche consiste à concevoir toutes les expériences pour les contrastes et les tests statistiques intra-individuel, puis à tester un deuxième animal pour confirmer les résultats du premier. Cela signifie qu’un singe sert comme son propre contrôle et que le "n" de l'expérience est constitué de sessions ou de neurones. C'est le minimum absolu pour une expérience scientifique correctement réalisée, et notre travail pour réaliser ces expériences de cette manière représente un effort maximal de réduction. Pour toutes les procédures, l’utilisation des interventions pharmacogénétique DREADD pour modifier l’activité des neurones relèvent du raffinement ce qui porte la réduction à son maximum. C’est une intervention réversible qui ne nécessitent pas de lésion et n’impliquent pas de perturbation à long terme. La procédure étant réversible, l'animal peut également agir comme son propre contrôle. Dans chaque groupe principal, deux animaux seront utilisés si les deux fournissent la puissance statistique requise pour l'étude. Un troisième animal a été noté, mais il ne sera inclus que si l'un des deux premiers n'est pas en mesure de fournir des données répondant à ces critères. Nous souhaitons souligner ici que le critère important est, une fois que nous commençons l'expérimentation sur des sujets macaques, de s'assurer que des résultats scientifiques solides et fiables découlent du projet.
Raffinement
Nos approches expérimentales font l'objet de raffinements constants. Nous appliquons depuis plusieurs années des protocoles de surveillance accrue de nos animaux, à la fois dans les protocoles et autour des procédures chirurgicales ; nous fournissons des soins péri-opératoires au niveau qui serait attendu en chirurgie humaine dans la mesure du possible ; nous suivons la douleur post-opératoire avec notation et points limites; et tous nos animaux sont entrainés avec un renforcement positif pour chaque élément du protocole. Chaque élément du protocole est suivi avec des points limites gradés adaptés à chaque animal et le protocole et les interventions sont effectués en fonction des discussions régulières avec les vétérinaires et le personnel chargé des soins aux animaux. Notamment, le contrôle hydrique est opéré ici avec un suivi renforcé et un ensemble gradué de points d'intervention et de points d'arrêt, comme décrit par les recommandations nationales du CNREEA. Les techniques et les matériaux d'implantation font l'objet de raffinements réguliers, tout comme le soin des implants et leur suivi à long terme. Les interventions pharmacogénétiques permettent une intervention neuronale directe plus ciblée que les approches précédentes et ne nécessite pas d'injection intra-cérébrale à chaque séance. À terme la validation des injections pharmacogénétiques par TEP et IRM devrait permettre de valider les expériences sans sacrifier les animaux pour une validation histologique. Le travail réalisé ici contribuera à cet objectif, mais une validation post mortem reste nécessaire pour le moment. Le travail des singes testés en "libre accès" représente un raffinement significatif pour l'acquisition de données neurophysiologiques et pour les conditions de travail pour l’animal. Plus précisément, il s'agit d’un raffinement majeur de l'hébergement conformément au protocole, car les animaux sont beaucoup moins fréquemment contraints ou retirés de leur hébergement pour les besoins de l'expérience. Le projet entre autres fournira une base de données pour indiquer dans quels cas ce raffinement spécifique est approprié dans l’avenir.
Choix des espèces
Les expériences chez les primates non-humains sont directement pertinentes pour la compréhension de la cognition humaine, en raison des capacités cognitives du macaque, et des similarités de cerveau. Nos questions scientifiques nécessitent des études chez le singe en raison des proximités anatomiques et biochimiques entre les espèces primates, et de la capacité unique des primates à réaliser des tâches cognitives complexes qui permettent de manipuler, comme chez l'Homme, les capacités comportementales complexes. Nos études sont centrées sur le cortex préfrontal, un cortex granulaire qui parmi les espèces modèles n’a été identifié que chez les primates. L'utilisation du modèle primate permet un transfert direct vers la compréhension du cerveau chez l'Homme. Ceci est renforcé par les connaissances que nous avons acquises, et par nos études comparatives Humain-Macaque. Les animaux sont adultes – les procédures d'implantation sont réalisées à 5-6 ans lorsque le développement crânien se stabilise pour éviter de fortes modifications morphologiques après implantation et des problèmes de localisation stéréotaxique.
Variations neurobiologiques en lien avec des différences de comportements sociaux chez plusieurs espèces de macaques
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
Macaques rhésus : 40
Autres primates : 40
120 macaques de trois espèces vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis réutilisés, chaque animal subissant un examen IRM d'une à quatre heures sous anesthésie générale. Le projet compare la neuroanatomie et les comportements sociaux des espèces pour étudier l'hypothèse du "cerveau social" des primates. Le porteur affirme qu'il n'existe pas d'alternative non animale et que les rongeurs ne conviennent pas, l'étude de cerveaux post-mortem ne suffisant pas selon lui. Les retombées annoncées relèvent de la connaissance fondamentale, avec la constitution d'atlas anatomiques.
Objectifs
L'hypothèse du "cerveau social" évoque la possibilité que certaines parties du cerveau des primates soient dédiées à la gestion des interactions sociales et la représentation abstraite de la structure du groupe social. En étudiant l'évolution biologique du système nerveux de différentes espèces de macaques montrant des comportements sociaux différents (ici Macaca mulatta, M. fascicularis et M. tonkeana), le but ultime de nos recherches est de participer à l'étude du fonctionnement et des origines du cerveau social des primates. À terme, notre projet de recherche permettra de comparer les comportements et la neuroanatomie de différentes espèces de primates non-humains. Un maximum de 120 macaques (jusqu’à 40 individus de chaque espèce de macaques) sera étudié. Leurs comportements sociaux seront étudiés par des observations éthologiques classiques et des prises de données semi-automatisées. Leur neuroanatomie fonctionnelle sera étudiée par une technique d’imagerie par résonnance magéntique peu invasive (IRM). Des études complémentaires sont déjà effectuées par notre équipe sur des échantillons post-mortem de cerveaux de macaques. L’étude de macaques vivants est indispensable pour étudier, entre autres, l’activité cérébrale au repos des macaques (accessible dans le cadre d'acquisitions de données IRM chez le primate non-humain anesthésié). Nos recherches permettront de mieux comprendre l’architecture du système nerveux des primates en relation avec leurs comportements sociaux. Ces connaissances fondamentales pourraient apporter de nouvelles perspectives concernant les cibles biologiques dans la prise en charge des maladies mentales humaines se caractérisant par des comportements sociaux inadaptés à la vie en société.
Bénéfices attendus
Les retombées potentielles de ce projet scientifique seront multiples. Elles permettront de mieux comprendre l’évolution et l’architecture du système nerveux des primates en relation avec leurs comportements sociaux. D’un point de vue fondamental, elles permettront d’émettre de nouvelles hypothèses concernant les causes biologiques des différences de socialité observées au sein du genre Macaca. Nos recherches participeront à établir des atlas de l’anatomie du cerveau pour des espèces de macaques, encore actuellement inconnue comme c’est le cas du macaque de Tonkean. D’un point de vue pratique, nos recherches pourraient nourrir de nouvelles perspectives quant aux cibles biologiques en lien avec des maladies mentales humaines, se caractérisant par des comportements sociaux maladaptés à la vie en société.
Procédures
Les animaux seront soumis à un examen IRM non invasif d’une à quatre heures sous anesthésie générale.
Impact sur les animaux
Toutes les nuisances sont considérées comme légères. Les nuisances sont limitées au stress, en lien avec la capture, séparation des congénères, au transport et à l’anesthésie (nausée, hypothermie, désorientation).
Devenir
Les animaux impliqués dans ce projet de recherche vivent en semi-liberté en groupe naturalistique multi-mâles, multi-femelles. L’utilisation des animaux dans le présent projet n’a pas d’impact sur leur santé physique et mentale future, d’où la possibilité de les garder en vie.
Remplacement
Il n’existe pas d’alternative non-animale à ce projet. Au vu des différences comportementales, neuroanatomiques et phylogénétiques, l’utilisation de rongeurs n’est pas une alternative envisageable pour décrire les différences de neuroanatomie fonctionelle corrélant avec les différences de socialité au sein du genre Macaca. Notre équipe étudie aussi des échantillons de cerveau post-mortem de différentes espèces de macaques. Toutefois, cette étude post-mortem ne permet pas d’acquérir des données de neuroanatomie fonctionelle, impliquant ainsi la nécessité d’étudier des individus vivants dont nous pouvons observer les comportements sociaux et les corréler aux images neuroanatomiques.
Réduction
D’après la littérature, un nombre raisonnable d’individus pour étudier la neuroanatomie d’une espèce de primates non-humains, mâles et femelles, est de 30-40 individus. Notre projet impliquera donc un maximum de 40 individus par espèce considérée. Nos données seront comparées aux acquisitions IRM existante en libre accès web. La neuroanatomie de certaines espèces que nous étudierons (macaques rhésus et macaques crabiers) est déjà décrite dans la littérature. Toutefois, ces études concernent des sujets vivants dans des environnements peu ouverts et au sein de groupes sociaux peu nombreux – ce qui influence la neuroanatomie des individus. Les aménagements du site offrent des configurations de groupes sociaux unique, permettant ainsi d’avoir accès à des données neuroanatomiques plus fidèles et plus représentatives des conditions écologiques dans lesquelles ces animaux vivent à l’état sauvage.
Raffinement
Les animaux vivent en groupe social dans des parcs en semi-liberté. L’examen d’imagerie (IRM) auquel ils sont soumis est non invasif et sera réalisé sous anesthésie générale avec surveillance vétérinaire. L’examen IRM n’occasionne pas de capture supplémentaire des animaux, il sera réalisé à la faveur de leur contrôle sanitaire périodique.
Choix des espèces
Afin d'étudier l'évolution du cerveau social des primates, il est nécessaire d'impliquer différentes espèces de primates non-humains. En effet, les différences interspécifiques ont une importance cruciale concernant des mécanismes d'évolution biologique étudiés. De plus, nous savons qu'il existe un lien entre la phylogénie et les comportements sociaux au sein du genre Macaca. Ainsi, il existerait une dimension héréditaire et génétique, entre socialité et neuroanatomie chez ces différentes espèces de macaques. Par conséquent, l’utilisation du modèle macaque en IRM est indispensable et pleinement justifié par la nature et les objectifs de notre projet de recherche. Les animaux seront impliqués dans notre procédure à partir de l’âge de 18 mois, ce qui correspond à un âge supérieur où le sujet serait sevré en condition naturelle.
Amélioration et/ou restauration de la marche et de l’équilibre sur un modèle de maladie de Parkinon chez le primate non humain.
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Macaques rhésus : 5
10 macaques vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils reçoivent des injections quotidiennes de MPTP pendant quinze jours pour provoquer un syndrome parkinsonien, puis subissent une chirurgie d'implantation intracérébrale d'une heure et une chirurgie intraspinale de six heures pour y poser des électrodes, afin de tester une neurostimulation de la moelle épinière censée restaurer la marche. Le porteur décrit le modèle MPTP comme "très bien maîtrisé" et l'analgésie comme "très bien encadrée", et justifie le recours au macaque par l'homologie de son réseau nerveux avec l'humain et par une application humaine visée dans une autre phase du projet. Les bénéfices annoncés pour les patients parkinsoniens restent renvoyés à un développement ultérieur.
Objectifs
La trajectoire clinique d'un patient atteint de maladie de Parkinson (MP) implique souvent différentes phases avec une complexité croissante. En effet, les symptômes neurologiques sont d'abord traités avec des thérapies de remplacement de la dopamine. Lorsque les pharmacothérapies ne parviennent pas à atténuer les symptômes à un niveau satisfaisant, ou lorsqu'elles induisent des effets secondaires indésirables mais inévitables, les patients subissent souvent l'implantation chirurgicale d’électrodes dans les noyaux subthalamiques (STN) pour recevoir une stimulation cérébrale profonde (DBS). Cependant, au stade avancé de la maladie, plus de 90% des patients présentent des déficits de la marche et de l’équilibre prononcés, combinés à des épisodes de chutes, qui résistent à la fois aux traitements de substitution dopaminergique et au traitement par la DBS. Bien que la stimulation cérébrale profonde soit très efficace pour atténuer les signes moteurs tels que les tremblements, la bradykinésie et la rigidité des membres supérieurs, celle-ci échoue à atténuer, et parfois peut même aggraver les déficits locomoteurs liés à la marche et au contrôle de la posture. Ainsi, ces perturbations entraînent des risques élevés de blessures liées aux chutes et affectent gravement l'autonomie des patients. C’est pourquoi, les déficits de la marche et de l’équilibre figurent parmi les symptômes les plus invalidants de la MP.
Bénéfices attendus
La maladie de Parkinson (MP) est l'un des troubles neurodégénératifs les plus répandus dans le monde avec plus de dix millions de personnes atteintes. Plus de 90% des malades souffrent de troubles locomoteurs impactant énormément leur qualité La maladie de Parkinson (MP) est l'un des troubles neurodégénératifs les plus répandus dans le monde avec plus de dix millions de personnes atteintes. Plus de 90% des malades souffrent de troubles locomoteurs impactant énormément leur qualité de vie et augmentant les risques de comorbidité liés par exemple aux chutes. Contrairement aux symptômes moteurs des membres supérieurs, ces déficits répondent mal aux thérapies couramment disponibles telles que les stratégies de remplacement de la dopamine ou la stimulation cérébrale profonde du fait de la différence de nature et de dynamique des circuits qui contrôlent la dextérité manuelle versus la locomotion. C’est pourquoi, nous proposons de cibler les circuits de la moelle épinière directement responsables de la locomotion. vie et augmentant les risques de comorbidité liés par exemple aux chutes. Contrairement aux symptômes moteurs des membres supérieurs, ces déficits répondent mal aux thérapies couramment disponibles telles que les stratégies de remplacement de la dopamine ou la stimulation cérébrale profonde du fait de la différence de nature et de dynamique des circuits qui contrôlent la dextérité manuelle versus la locomotion. C’est pourquoi, nous proposons de cibler les circuits de la moelle épinière directement responsables de la locomotion.
Procédures
Injections intra veineuses MPTP, quotidiennes pendant 15 jours Chirurgie implantatoire intracérébrale (1x 1h) plus intraspinale (1x6h)
Impact sur les animaux
Les nuisances ou efefts indésirables attendues sont 1/ lié au modèle de maladie de Parkinson : injection de MPTP en i.v et mise en place du procesus neurodégénératif (mais ce modèle issu de notre laboratoire est très bien maîtrisé, et les animaux suivis pour leur état général) , 2/ lié à la chirurgie implantatoire du dispositif médial et des électrodes de stimulation, là aussi cette partie est maîtrisée par des spécialistes et l'analgésie au cours de l'opératon et post-opératoire est très bien encadrée).
Devenir
A l'issue de la procédure, c'est à dire après la période de deux semaines de stimulation et d'enregistrement de la restauration de la locomotion les animaux seront euthanasiés afin de récupérer le dispositif médical et le cerveau pour la poursuite de l'étude anatomique et histologique.
Remplacement
Ce projet contenant un aspect scientifique et un technologique, vise à étudier l’impact de la neurostimulation sur un réseau nerveux complexe et à grande échelle, d'ou la nécessité d'utliser un modèle animal intégré.
Réduction
Cette technologie dispositif implantable avec des capacités de contrôle en temps réel qui coïncide avec le mouvement en cours et qui rétablit la dynamique naturelle des circuits moteurs, permettront d'étudier les stimulations et d'enregister les réponses du réseau nerveu en retour, ceci en direct et sur plusieurs sessions d'enregistrement. Chaque animal permettra d'obtenir de nombreuses données expériementales de caractérisation de la réponse nerveuse aux différentes stimulations, avant l'utilistation du dispositif chez l'humain. Chaque animal sera son propre contrôle afin de limiter le nombre d’animaux utilisés.
Raffinement
Les animaux seront hébergés individuellement dans des cages conçues selon les directives européennes (2 m × 1,6 m × 1,26 m), dans une structure spécialement agréée pour l’hébergement et l’utilisation des primates en recherche, disposant d’équipements et de protocoles adaptés au raffinement du milieu pour cette espèce (nourriture variée, jeux pour primates, fond sonore …). Toute intervention nécessaire à l’expérimentation sur l’animal sera réalisée sous anesthésie locale ou générale et complétée par l’utilisation d’analgésiques afin d’assurer le meilleur confort qui soit. Les points limites seront respectés, ce qui nous amènera à prendre les dispositions qui s’imposent de la façon la plus précoce et la plus adaptée possible. Pour cela, tous les animaux seront surveillés plusieurs fois par jour par nos techniciens animaliers et par les chercheurs formés et habitués à interagir avec ces espèces animales. Cela permettra de discuter au cas par cas des soins à apporter à l’animal en fonction des besoins.
Choix des espèces
Ce projet contient deux aspects : scientifique et technologique. Au niveau scientifique, il vise à étudier l’impact de la neurostimulation sur un réseau nerveux à grande échelle (cérébrale et spinale). Il existe une grande homologie de ce réseau entre le macaque et l’humain, mais cette homologie est nettement réduite avec d’autres espèces de vertébrés tels que les rongeurs. Au niveau technologique, ce projet vise à développer des technologies de neurostimulation qui sont dans une autre phase du projet appliquée à l’humain, ce qui explique la nécessité d’utiliser un tel modèle. L’espèce choisie ici est le macaque rhesus ou cynomolgus. En effet, le comportement moteur est déjà bien connu et analysé, le modèle de maladie de Parkinson (modèle MPTP) est très bien décrit dans la littérature et validé par la communauté scientifique. Les animaux sont utilisés à partir de 3 ans, ce qui correspond à un âge adulte pour cette espèce de primate.
les bases neurales de l’espace chez le macaque
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
2 macaques rhésus vont être utilisés, maintenus en vie à l'issue et réutilisés pour la reproduction, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Déjà porteurs d'un implant crânien, ils subissent deux chirurgies du crâne sous anesthésie puis une quarantaine de séances d'enregistrement par électrodes intracrâniennes, sous restriction hydrique, pendant qu'ils naviguent dans un environnement de réalité virtuelle. Le porteur indique que les chirurgies peuvent provoquer une léthargie, une dissociation passagère et une douleur postopératoire, et que le contrôle de l'eau peut engendrer un inconfort. Il affirme que le macaque rhésus est le seul modèle doté d'un système visuel proche de celui de l'humain, justifiant le recours au primate.
Objectifs
Ce projet est le prolongement d'un autre projet pour obtenir des données manquante sur deux individus et vise à déterminer la base neuronale de la navigation, dans les structures corticales en connexion avec de l'hippocampe : les cortex rétrosplénial et cingulaire postérieur. Ces zones cérébrales sont des aires touchées de façon précoce dans les maladies neurodégénératives telle que la maladie d’Alzheimer et leur perturbation entraine des déficits de la navigation spatiale et de la mémoire épisodique chez l’homme. Des études d’imagerie ont montré qu’une hypoactivité localisée dans ces cortex est un signe précurseur précoce associé aux démences. Toutefois, à cause de la faible probabilité d’accident vasculaire cérébraux dans ce cortex, il y a très peu d’études cliniques décrivant les fonctions associées à ce cortex, ni d’études électrophysiologiques. Ainsi, le fonctionnement neuronal de ces aires sont encore très peu connus chez l’homme, malgré que, ces aires, avec l’hippocampe, aient un rôle essentiel dans la mémoire. Afin de comprendre quelles sont les propriétés fonctionnelles des cellules nerveuses dans ces régions chez le primate, nous effectuerons des enregistrements neuronaux pendant que des primates non humains naviguent dans un environnement en réalité virtuelle et effectuent des apprentissages spatiaux. Le dispositif virtuel permet un contrôle expérimental de l'entrée visuelle sensorielle et une caractérisation fine des facteurs qui influent l’intégration visuo-spatiale et mnésique dans cette zone. Ainsi, nos expériences renseigneront sur la plasticité neuronale ayant lieu dans cette région, et si une stimulation de cette zone permet d’améliorer la mémoire.
Bénéfices attendus
Notre projet permettra de caractériser les propriétés fonctionnelles des cellules neuronales au sein du cortex cingulaire postérieur, et du cortex rétrosplenial, qui sont tous deux impliqués dans la mémoire spatiale et la navigation. Nous déterminerons comment les cellules représentent l'espace visuo-spatial et la nature de leur rôle dans la mémoire grâce à un protocole qui permet leur stimulation pendant des tâches comportementales. En apportant des données neuronales fines, les résultats pourront expliquer pourquoi les atteintes de cette région entrainent des désorientations topographiques et des pertes mnésiques. Ce projet vise à documenter le rôle fonctionnel du cortex postérieur cingulaire et rétrosplénial pour lesquels il y a aujourd'hui que très peu de données.
Procédures
Les animaux sont soumis à deux chirurgies effectuées sous anesthésie générale, visant respectivement à permettre l'accès au cerveau par la mise en place d'une petite craniotomie au sein de l'implant dont les animaux sont déjà équippés, et une chirurgie de désimplantation qui permet de retirer cet implant. Les animaux seront soumis à une quarantaine de sessions d'enregistrement au cours desquelles des électrodes intracrâniennes seront descendues au sein des zones ciblées à raison de 3à 4 séances par semaine. les sessions d'enregistrement serontalternées avec des sessions d'entrainement, pour que le comportement des animaux soit optimal. Les animaux seront aussi soumis à 2 examens d'imagerie sous anesthésie générale après la craniotomie; .
Impact sur les animaux
Les chirurgies peuvent induire au réveil une léthargie et une dissociation mentale passagère, et une douleur post-opératoire qui sera maitrisée par la prise d'analgésique. L’animal est équipé d’un implant crânien qui permet d’enregistrer des données neuronales dont les bords présentent un risque infectieux. L’utilisation du contrôle hydrique peut engendrer un inconfort.
Devenir
Les animaux seront réutilisés à des fins de reproduction.
Remplacement
L’utilisation du modèle primate non-humain apparait essentiel pour la réalisation de cette étude de recherche fondamentale, utilisant des approches d’électrophysiologie et de pharmacologie. Phylogénétiquement, ce modèle d’étude pré-clinique est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle. Ainsi, les informations obtenues seront plus facilement comparables transposables et identifiables à une application chez l’humain. De plus, des taches comportementales variées peuvent être réalisées par ces animaux permettant ainsi l’étude d’un large spectre de comportements complexes. De plus notre projet porte sur la caractérisation du comportement de navigation grâce à une stimulation visuelle, pour lequel, le macaque rhésus est le seul modèle expérimental doté d’un système visuel très proche du nôtre. Aucun autre modèle animal ne présente ces caractéristiques. Par ailleurs, cette approche d’électrophysiologie telle que décrite dans le projet ne peut être à ce jour réalisée chez l’homme.
Réduction
Le nombre d’animaux est réduit à la valeur minimale permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations. De fait, nous réaliserons les enregistrements chez deux animaux afin de voir si les résultats obtenus chez l'un sont reproduits chez l'autre. Etant donné la nature des aires cérébrales intervenant précocement dans le traitement des informations visuelles, nous pensons qu'il n'est pas nécessaire de récolter des données chez plus de 2 animaux. Les deux animaux concernés par cette DAP sont déjà implantés, mais la récolte des données neuronales et la stimulation neuronale n'ont pas pu avoir lieu.
Raffinement
Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bienêtre des animaux. Les douleurs engendrées par les chirurgies seront prises en charge par un antiinflammatoire et un agent morphinique pendant au moins trois jours et jusqu’à ce que les signes de douleur disparaissent. La craniotomie réalisée chirurgicalement au sein de la chambre d’enregistrement sera la plus petite possible à l’intérieur de la chambre d’enregistrement, minimisant ainsi le possible risque d’infection. Les enregistrements seront effectués avec des microélectrodes laminaires fuselées à faible diamètre pour ne pas créer de lésion significative au niveau de la structure cérébrale d’intérêt, et pour augmenter le nombre de neurones récoltés à chaque enregistrement et réduire le nombre de sessions au minimum. La douleur éventuelle induite par le passage de l’électrode sera contrôlée par une anesthésique pulvérisée sur la dure mère. Les imageries réalisées au préalable nous permettront de cibler avec précision les régions cérébrales à enregistrer et nous indiquerons comment positionner l’électrode pour être le plus efficace possible dans la collection de données électrophysiologiques et métaboliques. Le poids de l’animal sera contrôlé de façon quotidienne, afin que le contrôle hydrique n’engendre pas de perte de poids significative. En dehors des sessions comportementales qui seront réduites le plus possible, les animaux seront hébergés dans un environnement social avec accès à de grandes volières incluant du matériel de fourrage et de multiples formes d’enrichissement. Pour favoriser des interactions sans stress excessif entre l’animal et l’expérimentateur, les animaux sont entrainés à la technique d’association positive entre un son (clicker), une action, et une récompense alimentaire. De plus, la mise en place de points limites précoces nous permet un suivi régulier du stress des animaux.
Choix des espèces
Certaines des aires cérébrales et comportements qui font l’objet de nos expériences ne sont pas exprimés chez le rongeur tels que le cortex cingulaire postérieur qui n'a pas d'équivalent histologique chez le rongeur. Le singe rhésus possède une organisation du système visuel (Fovéa, stéréospie, champ visuel binoculaire large), alliée à un développement du néocortex correspondant, similaire à celui de l'homme.
Prélèvements biologiques chez le primate non humain pour des essais ex vivo et/ou pour le développement ou la validation réglementaire de méthodes analytiques
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
Macaques rhésus : 30
120 macaques à longue queue et 30 macaques rhésus vont être utilisés, réutilisés d'un projet à l'autre, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent des prélèvements répétés de sang, d'urines, de biopsies cutanées ou d'organes et de liquide cérébrospinal, sous contention ou anesthésie, pour valider des méthodes d'analyse de laboratoire. Le porteur indique que ces prélèvements servent à qualifier des essais réglementaires sur des candidats médicaments, et que les animaux sont euthanasiés en fin de vie sur avis vétérinaire. Il revendique le primate comme seule espèce pertinente et qualifie ces prélèvements d'indispensables.
Objectifs
Aujourd’hui, de plus en plus de candidats médicaments sont des protéines thérapeutiques (ou molécules biologiques plus ou moins complexes), et le primate non humain est souvent la seule espèce adéquate pour évaluer la toxicité ou l’activité pharmacologique de ces composés, du fait des homologies génétiques, immunologiques et physiologiques avec l’homme. Ces études d’évaluations sont requises par les autorités réglementaires et des lignes directrices existent pour définir leur conduite. Elles comportent de nombreuses analyses de laboratoire pour évaluer la concentration plasmatique (ou autres matrices) du composé testé, et la corréler avec son activité pharmacologique ou toxique. Compte tenu des enjeux et de la réglementation, il est indispensable que les résultats générés soient fiables et robustes. Ceci ne peut être assuré qu’après avoir démontré les performances analytiques des essais au cours de leur qualification et/ou validation analytique. Cependant, la composition des échantillons analysés peut influencer les résultats d’analyse et la performance d’un essai, il est donc nécessaire que ces paramètres soient évalués dans le même type d’échantillons que ceux à analyser. Par conséquent, effectuer les prélèvements biologiques provenant de primates non humains, en amont ou en parallèle de la réalisation des études, est indispensable pour valider les essais utilisés lors des analyses d’échantillons d’études. Par ailleurs, le développement et la validation règlementaire de nouvelles méthodes et de techniques plus sensibles et précises dans les laboratoires contribuent aux 3R, notamment en limitant les quantités de matrice biologique nécessaire et en permettant des interprétations plus fines.
Bénéfices attendus
Le projet permet d’obtenir des matrices (prélèvements sur animaux) nécessaires au développement et à la validation d’essais analytiques au sein de l’établissement utilisateur afin d’assurer la génération de données validées règlementairement, fiables et exploitables, nécessaires et indispensables au développement de candidats médicaments. Le bénéfice est d’une part scientifique et réglementaire (court et moyen terme) : le projet permet d’assurer l’accès pour les laboratoires aux matrices biologiques nécessaires pour les développements et validations, en appui aux études de toxicologie réglementaire et au développement de médicaments, et de bénéficier de prélèvements de qualité, notamment en évitant des contraintes de conservation ou de transport. D’autre part, il y a un bénéfice important sur les 3R (bénéfices à court, moyen et long terme) : les techniques et les méthodes de laboratoires deviennent de plus en plus sensibles et précises et le développement de nouvelles techniques de laboratoire permet de raffiner (ex : diminution des volumes de matrices prélevées, augmentation des paramètres pouvant être analysés et de ce fait amélioration des conclusions des études) et en conséquence de réduire le nombre d’animaux utilisés le cas échéant. Un exemple concret correspond au développement d’approches permettant de doser plusieurs analytes à partir d’un volume réduit de plasma (analyses Multiplex avec la technologie Luminex®, électrochimie luminescence ou PCR digitale).
Procédures
Les prélèvements seront réalisés en respectant les recommandations éthiques en vigueur adaptées au type de prélèvement et en respectant une période de récupération adaptée pour l’animal entre deux prélèvements. Les prélèvements réalisés chez l’animal vigile : sang (unique ou répété) par les voies veineuses périphériques), urines, selles, frottis vaginal, nécessitent une contention de courte durée, manuelle (moins de 5 minutes) et/ou en chaise de contention (jusqu’à 30 minutes ou 1 heure maximum). Les prélèvements réalisés chez l’animal vigile (ex jeune animal) ou sous sédation (ex cas des animaux matures) : salive, larmes, sécrétions nasales, récolte du sperme ; si une sédation est requise, elle sera de courte durée (environ 5-15 minutes) et l’animal sera surveillé jusqu’à son réveil complet. Les prélèvements réalisés sous anesthésie générale : biopsie cutanée ou d’organes, liquide cérébrospinal, liquide synovial, humeur aqueuse ; l’animal sera surveillé jusqu’à son réveil complet. Dans certains cas particuliers les prélèvements exigent des contraintes d’hébergement particulières : Mise à jeun (préalablement à une anesthésie, maximum 18 heures) ; Hébergement individuel (contacts olfactifs, visuels, sonores préservés, pour recueil d’urine/fèces en cage à diurèse, en vue d’une analyse individuelle, maximum 18 heures).
Impact sur les animaux
Les effets indésirables attendus sont minimes et correspondent essentiellement au stress et douleurs liés à la contention et aux types de prélèvements : -Prélèvements sur animaux vigiles : hématome transitoire sur le site de prélèvement sanguin, légère douleur provoquée par la ponction à l’aiguille, stress provoqué par la contention et/ou l’hébergement individuel (contacts olfactifs, visuels, sonores… préservés), le cas échéant -Sédation/Anesthésie générale : effets cardiorespiratoires, hypothermie, stress provoqué par les manipulations liées à l’anesthésie -Prélèvements plus invasifs comme les biopsies : douleurs au niveau du site de biopsie, stress provoqué par l’intervention post-opératoire comme la contention pour les soins post-opératoires et les injections répétées. -Stress lors de contrainte occasionnelle liée à l’hébergement, notamment lors d’hébergement individuel, et de contention à la main ou en chaise le cas échéant.
Devenir
Après avoir pris en compte les effets subis par l’animal notamment lors de la participation dans les projets précédents et en tenant compte d’autres questions sanitaires, selon l’avis vétérinaire si ces animaux ne peuvent plus être réutilisés, le vétérinaire peut donner l’autorisation d’euthanasie. Dans ce cas-là les différents organes et du sang peuvent être prélevés et mis à disposition des laboratoires à la fin de vie de ces animaux. Selon l’avis vétérinaire les animaux peuvent être gardés en vie sous la responsabilité de l’établissement. Le suivi des animaux est maintenu selon les procédures de l’établissement et conformément aux règlementations et recommandations en vigueur (Directive 2010/63, AAALAC et autres recommandations éthiques internes). Ils pourront possiblement être sélectionnés selon des critères bien définis et réutilisés dans un projet.
Remplacement
Les lignes directrices de validation de méthodes recommandent que les essais soient validés dans les mêmes matrices que les échantillons d’étude (même espèce), afin de s’assurer de la performance des essais dans leur utilisation réelle. A l’heure actuelle, il n’existe pas de méthode in vitro permettant de synthétiser ces produits biologiques en raison de la complexité des matrices biologiques utilisés dans ce projet, et les matrices primates ne peuvent pas être remplacées par des matrices d’autres espèces du fait de la règlementation et de la nature des candidats testés (ex : protéines thérapeutiques).
Réduction
Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet sera déterminé strictement selon les besoins des laboratoires et la réglementation en vigueur en termes de validation d’essais. Les prélèvements seront effectués pour les analyses prévues en utilisant le nombre d’animaux minimum requis. Par ailleurs, le développement de nouvelles méthodes et de techniques plus sensibles dans les laboratoires permet de limiter la quantité de matrice biologique nécessaire, contribuant ainsi à la réduction (3R).
Raffinement
Les techniques et les méthodes de laboratoire deviennent de plus en plus sensibles et précises, ce qui renforce l’efficacité des analyses. Les essais ex vivo réalisés en amont des études précliniques in vivo s’inscrivent dans une stratégie 3R (réduction et raffinement) car ils permettent de caractériser le candidat médicament (sélection du meilleur candidat, connaissance du profil métabolique, pharmacologique et toxicologique) avant de démarrer les essais sur l’animal. Les méthodes développées et validées dans ce projet permettent en particulier d’optimiser les doses utilisées ensuite pour les études vivo, et de limiter la quantité de matrice biologique nécessaire, ex : approches permettant de doser plusieurs analytes à partir d’un volume réduit de plasma (analyses Multiplex avec la technologie Luminex®) et techniques plus sensibles et plus précises (électrochimie luminescence ou PCR digitale permettant des interprétations plus fines). Les actes pouvant engendrer du stress, de l’inconfort ou des douleurs importantes seront réduits au minimum nécessaire et seront réalisés sous sédation ou anesthésie générale avec un protocole analgésique adapté le cas échéant. Dans le cas où l’anesthésie est jugée plus traumatisante pour l’animal et/ou si l’anesthésie est incompatible avec les prélèvements prévus, les prélèvements seront réalisés sur l’animal vigile, notamment les prélèvements sanguins et le recueil d’urine, par exemple. L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l'étude et évalué grâce à la mise en place de points limites (ex : plaie, gonflement au niveau du site de prélèvement, amaigrissement) qui permettront d'intervenir immédiatement s'il y a un signe d’inconfort ou de souffrance et de veiller au bien-être des animaux.
Choix des espèces
Les lignes directrices rendent indispensable l’utilisation d’un non-rongeur pour chaque nouveau médicament avant tout essai clinique et mise sur le marché. L’espèce primate est parfois l’unique espèce pertinente pour le développement préclinique de composés biologiques (protéines thérapeutiques, anticorps monoclonaux, vaccins anticancer). Le choix du primate non humain est justifié par les homologies génétiques, immunologiques et physiologiques avec l’homme, nécessaires pour prévoir au mieux l’activité toxique ou pharmacologique de nouveaux candidats médicaments chez l’homme. Parmi ces composés, on peut citer les anticorps thérapeutiques (ou autres peptides ou protéines), qui présentent une spécificité importante pour leur cible et qui souvent ne se lient pas sur les cibles d’autres espèces plus éloignées sur le plan phylogénétique comme le chien ou les rongeurs. Par ailleurs, de nombreux composés jouent un rôle dans la modulation du système immunitaire, comme les immunosuppresseurs ou immuno-activateurs (cas des inhibiteurs de points de contrôle immunitaires en immuno-oncologie). Dans ces conditions, il est indispensable d’administrer ces composés chez l’espèce dont le système immunitaire se rapproche le plus de celui de l’homme. D’autres classes de thérapies avancées, comme certains virus oncolytiques par exemple, n’infectent que l’homme et le primate non humain. Animaux juvéniles d’au moins 22 mois, soit l’âge moyen auquel les animaux sont reçus à l’établissement utilisateur et auquel les animaux sont inclus dans les études réglementaires. Pour certains prélèvements biologiques, des animaux matures (maturité sexuelle ou maturité du système immunitaire) doivent être utilisés en fonction des besoins scientifiques et selon la disponibilité des animaux non attribués dans un autre projet au moment du besoin.
Evaluation des effets de la stimulation magnétique transcranienne du noyau sous-thalamique chez le modèle de primate non-humain de la maladie de Parkinson. (1/2)
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Quatre macaques rhésus vont être utilisés, tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère pour trois d'entre eux. Ils reçoivent cinq injections d'une neurotoxine (MPTP) qui provoque une akinésie sévère et une perte de la capacité à se mouvoir et à se nourrir, puis une chirurgie stéréotaxique de trois à quatre heures pour injecter des nanoparticules magnétiques dans le cerveau. Le porteur décrit des risques d'hémorragie cérébrale et de douleurs post-opératoires, un test évaluant la rigidité musculaire du bras, avant la mise à mort pour analyse histologique. Il justifie le recours au primate par sa proximité anatomique et comportementale avec l'humain et affirme la 'nécessité' de reproduire chez le singe le schéma déjà suivi pour la stimulation cérébrale profonde.
Objectifs
La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative caractérisée par la dégénérescence progressive des neurones dopaminergiques d’une structure spécifique : la substance noire. Cette pathologie est caractérisée par des symptômes moteurs et non moteurs suite à une désorganisation du fonctionnement des circuits neuronaux. Une des structures cérébrales clés impliquées dans la physiopathologie de la MP est le noyau sous-thalamique (NST). Ce noyau a été la cible de la stimulation cérébrale profonde (SCP) chez le singe, puis chez l’Homme afin de contrecarrer les symptômes moteurs de la MP. Bien qu’elle soit efficace, la SCP reste une approche invasive, puisqu’elle est basée sur l’implantation bilatérale d’électrodes dans le NST reliées à un stimulateur implanté en sous-cutané. Ainsi, notre projet a pour but de mimer les effets bénéfiques de la SCP chez des primates non-humain (PNH) rendus parkinsoniens en utilisant une autre stratégie moins invasive, celle des nanoparticules magnétoélectriques (NME) injectées dans la structure cible : le NST. Le projet proposé a pour objectif principal l’amélioration des symptômes moteurs caractérisant la maladie de Parkinson après activation des NME chez un modèle de PNH rendu parkinsonien. Dans cette étude, l’utilisation du PNH, du fait de sa proximité anatomique au niveau cérébral avec l’Homme et de répertoire comportemental, nous permettra de transposer plus facilement les résultats à l’Homme, comme ce fut le cas pour la SCP.
Bénéfices attendus
Ce projet a une visée thérapeutique humaine. Il a pour but de créer une alternative moins invasive à la SCP appliquée chez le patient parkinsonien. Aussi, les NME fonctionnent sans connexion filaire et donc l’implantation d’un stimulateur sous-cutanée ne serait pas nécessaire. Outre, son bénéfice quant à l’amélioration des symptômes de la maladie de Parkinson, cette nouvelle technologie, pourrait, si elle s’avère efficace, être utilisé comme une alternative à la SCP dans de nombreuses autres pathologies.
Procédures
- Le modèle expérimental de la maladie de Parkinson chez le singe est obtenu par 5 injections (1 par jour, durée moins de 30 secondes) d'une neurotoxine - La chirurgie stéréotaxique est d’une durée de 3 à 4 heures (1h pour l’anesthésie l’intubation et l’installation de l'animal, 45 min pour la ventriculographie et l’injection stéréotaxique, puis 1h en fin de chirurgie pour nettoyer la plaie, recoudre, et surveillance du réveil). - L’activation des NME par l’émission d’un champ magnétique dure quelques minutes, elle est réalisée avant et après la chirurgie. - Le test comportemental consiste à évaluer la rigidité musculaire qui quantifiera l’activité des muscles flexeurs et extenseurs du bras de l’animal en réponse à un mouvement répétitif passif de l’avant-bras. Ce test durera au maximum 15 min.
Impact sur les animaux
- L’induction d’un modèle parkinsonien par injection de MPTP provoque une akinésie sévère chez les NPH (symptômes de la maladie de Parkinson). Elle a pour conséquence d’induire une bradykinésie, entrainant une diminution ou une perte de la capacité à se mouvoir et se nourrir eux-mêmes et une perte de poids. Ces effets peuvent durer entre 2 et 3 semaines. - L’administration d’anesthésique chez le singe peut induire une accélération du rythme cardiaque ou encore des problèmes respiratoires. - L’injection des NME par stéréotaxie pourrait induire une hémorragie cérébrale, des douleurs post-opératoires ainsi qu’une infection de la plaie. - L’activation des NME par l’émission d’un champ magnétique n’induit aucun effet délétère à l’animal.
Devenir
Les animaux seront sacrifiés à la fin de la procédure pour réaliser les analyses histologiques
Remplacement
Le choix de cette espèce s'explique par le fait que l'anatomie et le fonctionnement du cerveau, ainsi que la motricité, sont proches de ceux de l'homme. De plus, le PNH possède un répertoire comportemental complexe et proche de celui de l'homme, ce qui est indispensable pour étudier des processus cérébraux complexes tels que les différents comportements moteurs étudiés, classiquement observés chez les patients souffrant de la maladie de Parkinson. De plus, la SCP a été premièrement mise au point chez le singe avant son utilisation chez l’Homme d’où la nécessité de répéter ce schéma.
Réduction
4 animaux seront utilisés afin de réduire au maximum le nombre d’animaux dans cette étude. Ce nombre correspondant au nombre minimal d’animaux qui permet d’obtenir une analyse statistiquement valable des résultats. Aussi, le suivi dans le temps des animaux permet de collecter plusieurs données ce qui réduit le nombre total d'animaux. Nous allons réutiliser un animal venant d’une autre étude pour le groupe contrôle, et réduire à n=3 le groupe expérimental afin de respecter au maximum la règle des 3R.
Raffinement
Les animaux seront hébergés ensemble, dans une structure spécialement agréée pour l’hébergement et l’utilisation des primates en recherche, disposant d’équipements et de protocoles adaptés au raffinement du milieu pour cette espèce (nourriture variée, « jouet », fond sonore, etc). Les deux premiers mois constitueront la phase d’habituation (manipulation par l’expérimentateur et évolution dans l’environnement de travail). Pour s'assurer au mieux du bien- être des animaux, leur état de santé sera évalué quotidiennement par le personnel compétent sur des critères comme la posture de l’animal, son activité, son interaction, sa nutrition, etc. Enfin, pour limiter le stress des animaux, des stratégies d'habituation sont mises en place pour qu'ils participent activement et volontairement aux différentes procédures. L’IRM et la chirurgie stéréotaxique seront réalisées après sédation et sur animal anesthésié. Différents paramètres vitaux sont surveillés tout au long de la chirurgie (fréquence cardiaque, fréquence respiratoire, saturation en oxygène, température par sonde intra-rectale). Toute anomalie ou souffrance évidente est signalée à l'expérimentateur et au responsable de projet qui décident avec le vétérinaire de la conduite à tenir en fonction des points limites généraux comme la perte de poids qui sera évaluée sur une période hebdomadaire et pratiquée sans contention. Selon le scorage de l’animal il recevra une surveillance accrue et les mesures nécessaires sont prises pour améliorer son bien-être. Des points limites spécifiques sont mis en place suite à l’injection de la neurotoxine : MPTP (obtention d’un modèle expérimental de la MP modéré à sévère). L’akinésie sera surveillée et l’animal sera alimenté avec un supplément nutritionnel riche en calories 2 fois/jour, pendant 7j. L'utilisation de matelas souples/changements fréquents de position seront effectués pour prévenir les escarres à titre préventif. Le traitement L-DOPA sera proposé pour soulager l’akinésie. Les dyskinésies seront aussi scorées pour adapter le traitement L-Dopa.
Choix des espèces
Dans le cadre de cette étude, l’utilisation du modèle animal et plus particulièrement le primate non-humain (espèce Macacca Mulatta) reste indispensable. C’est le modèle animal de choix pour étudier les comportements moteurs impactés par la maladie de Parkinson. De plus, le PNH, du fait de sa proximité avec l’Homme à la fois sur le plan anatomique cérébrale et comportemental, permet de facilement transposer les résultats à l’Homme. Les animaux utilisés seront âgés de plus de 4 ans, car on peut considérer que le développement du système nerveux central a atteint sa pleine maturité à cet âge. Ce paramètre est important à respecter puisqu’il nous permettra de comparer plus aisément les résultats obtenus chez ces animaux avec les caractéristiques observés chez l’homme à l’âge adulte.
Etude comparative de la perception de la voix chez les primates — Volet Macaque EU 2/2
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système nerveux
12 macaques rhésus vont être utilisé·es, gardés en vie et réintroduits dans leur groupe, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Chaque animal reçoit une puce radiofréquence, est capturé la veille puis transporté et placé sous anesthésie environ trois heures pour un examen en IRM du cerveau. Le projet, de recherche fondamentale, compare la perception de la voix entre macaques, ouistitis et humains. Le porteur indique qu'aucun individu ne sera tué et affirme que cette comparaison entre espèces ne peut se faire sans recourir à des animaux.
Objectifs
Ce projet vise à étudier les mécanismes cérébraux et comportementaux de la perception de la voix chez les ouistitis (callithrix jacchus), le macaque (rhesus) et l’humain. La description du projet concerne les macaques. Les macaques sont hébergés dans des volières extérieures et intérieures en groupe sociaux dans l’EU2/2. Les performances comportementales à des tâches de cognition auditive sont mesurées via des modules de tests automatiques accessibles à volonté. Nous utilisons également l’IRMf pour mesurer l’activité cérébrale dans des conditions d’écoute passive et la comparer entre les groupes de sujets de taille comparable entre ouistitis, macaques et humains. Les macaques sont scannés en IRM 3T sous anesthésie. Deux expériences seront réalisées : la localisation d’un patch vocal (neurones sensibles et spécifiques au traitement des vocalisations des macaques) et comparaison inter-espèce.
Bénéfices attendus
Nous espérons que cette recherche fournira de nouvelles informations cruciales sur les bases cérébrales du traitement de l'information vocale chez les macaques. En particulier, nous mesurerons la localisation anatomique et la variabilité interindividuelle des patchs vocaux des macaques avec une taille d'échantillon et une puissance statistique comparables à celles des études humaines, pour une comparaison optimale entre espèces.
Procédures
Pose d’une puce RFID en position sous-cutanée dans chaque avant bras : celle-ci se réalise dans l’EU2/2 lors du contrôle sanitaire des animaux qui dure en moyenne 40 minutes, la pose de puces en elle-même ne dure pas plus de 10 minutes. La capture des animaux se réalise la veille de l’IRM et dure en moyenne une heure (avec ou sans anesthésie). Le transport des animaux jusqu’au centre IRM de l’EU1/2 se décompose en deux trajets (aller et retour) d’une heure et demie chacun. La session de scanning dure environ 3 heures incluant la sédation et l’anesthésie de l’animal, son positionnement dans le scanner, l’acquisition des séquences anatomiques et fonctionneles, puis sa sortie et son réveil.
Impact sur les animaux
Mise à jeun 12 heures avant les anesthésies (pose puce RFID, transport IRM). Anesthésie lors du transport au centre d'imagerie et pendant la session de scanning. Isolement du groupe pour les animaux participants à l'IRM anesthésié.
Devenir
Le projet ne prévoit la mort d'aucun individu, ils seront tous réintroduits dans leur groupe sociaux.
Remplacement
Il s’agit d’une étude comparative : par définition celle-ci compare des résultats obtenus chez l’humain à ceux obtenus chez d’autres espèces existantes, afin d’inférer des mécanismes potentiellement présents chez un ancêtre commun, ici les mécanismes comportementaux et neuronaux de la perception de l’information vocale. Il n’est pas possible d’utiliser cette approche expérimentale sans avoir recours à des animaux.
Réduction
Le nombre d'animaux utilisé sera minimal pour réduire autant que possible le nombre de singes impliqués, mais sera suffisant pour permettre une puissance statistique importante pouvant rendre les données interprétables. Le nombre d'animaux doit pouvoir permettre de comparer un groupe de macaques à un groupe humain.
Raffinement
Toutes nos animaleries font l’objet d’un planning de mise à disposition d’enrichissements adaptés à chaque espèce. Les enrichissements sont soit structurels (divers perchoirs, balançoires...), périodiques (jeux de manipulations proposés selon un rythme hebdomadaire) ou alimentaires (graines dans la litière pour fourragement, glaçons surprises, friandises...). Ce programme est supervisé par notre responsable du bien-être animal et validé par la la structure en charge du bien-être animal. Les animaux seront seulement anesthésié une fois pendant la durée de l'étude pour la pose des puces RFID. Pour certains animaux, comme les males adultes, une deuxième anesthésie par technique de téléanesthésie pourra etre réalisé pour le transpor des animaux au centre d'imagerie.
Choix des espèces
Cette étude comparera les données observées chez l’humain à celles mesurées chez deux espèces de primates nonhumains: macaques et marmousets. Les raisons justifiant le choix des macaques comme espèce de comparaison sont les suivantes : -Ils sont relativement proches de nous sur le plan phylogénétique de sorte que les résultats nous renseigneront sur l'histoire de l'évolution relativement récente ; -Ils utilisent des vocalisations complexes et variées, bien caractérisées acoustiquement ; -Il s'agit d’un modèle neuroscientifique largement étudié, en particulier pour les neurosciences auditives, de sorte que les résultats obtenus seront interprétables en relation avec une grande quantité de données complémentaires ; -Enfin, ils peuvent être scannés en IRMf sur le même scanner que les humains, ce qui constitue un pont unique entre l'IRMf humaine et la littérature électrophysiologique sur les singes. Nous constituerons un groupe formé de sub-adultes afin de faciliter la gestion et l’entraînement dans les premières phases du projet, et afin qu’ils soient à un âge de jeune adulte pendant le durée du projet, pour comparaison optimale avec les groupes d’humains aussi constitués de jeunes adultes.
Physiopathologies des maladies neurodégénératives
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Macaques rhésus : 78
156 primates, 78 macaques à longue queue et 78 macaques rhésus, vont être utilisé·es, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une à deux chirurgies cérébrales, des IRM sous anesthésie tous les six mois, des prélèvements de liquide céphalorachidien mensuels et des prises de sang tous les quinze jours, avant une mise à mort par perfusion intracardiaque. Le projet crée des modèles de maladies neurodégénératives comme Alzheimer et Parkinson, dont les retombées thérapeutiques restent une perspective. Le porteur affirme qu'aucun modèle in silico n'est valide et justifie le recours au primate par sa "proximité avec l'homme".
Objectifs
De nos jours dans le monde environ 36 millions de personnes sont atteintes de démences, dont 25 millions pour la maladie d’Alzheimer et 6 millions pour la maladie de Parkinson. En raison du vieillissement progressif de la population et de l'absence de traitement, le nombre de personnes souffrant de maladies neurodégénératives augmente considérablement et devrait croître de manière régulière dans les années à venir. Qu'elles soient génétiques ou acquises, leurs mécanismes d’initiation liés à des causes multifactorielles sont mal connus. Ainsi, il est nécessaire de créer et maîtriser des modèles le plus proche possible de la réalité pathologique. L’étude proposée ici permettra aux travers de différents modèles de primates non-humains de maladies neurodégénératives, d’étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de l’initiation et de l’installation des différentes pathologies afin de définir des nouvelles cibles thérapeutiques.
Bénéfices attendus
Les maladies neurodégénératives sont une cause majeure d’invalidité, de dépendance, d’institutionnalisation et d’hospitalisation. Elles ont un impact très important sur la qualité de vie des personnes atteintes ainsi que sur celle de leurs proches et de leurs aidants, et touchent ainsi une part importante de la population. Les traitements actuellement disponibles sont à visée symptomatique et d’efficacité relative. Mieux comprendre les mécanismes à l’origine de ces pathologies c’est trouver les traitements de demain.
Procédures
Une chirurgie (2 heures environ), ou deux maximum, espacées de 1 mois. Imagerie : IRM sur animal anesthésié, avant la chirurgie, 48 heures après et tous les 6 mois. La durée de l'IRM est de 1h30 à 2h. Prélèvements sanguins de quelques minutes tous les 15 jours sur animaux vigiles en contention légère. Prélèvements de liquide céphalorachidien de l'ordre de 5 minutes une fois par mois sous anesthésie légère.
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues sont celles associées à la chirurgie ou aux prélèvements biologiques. Pour la chirurgie : stress de l’anesthésie, hypothermie, douleur post opératoire possible et infection au niveau des points de sutures. Pour l’imagerie : anesthésie. Pour les prélèvements liquide céphalorachidien (LCR) et sang : stress de l’anesthésie pour le LCR et de la contention (légère et rapide) pour le sang.
Devenir
Les animaux seront mis à mort par perfusion intracardiaque aux temps expérimentaux définis. Le cerveau et éventuellement d’autres tissus seront alors prélevés puis mis à disposition pour réaliser les analyses post-mortem.
Remplacement
Ce projet recourt exclusivement à l’utilisation du PNH car il n’existe pas de modèles mathématiques ou in silico valides et réalistes permettant d’étudier les processus neurodégénératifs. Nous recherchons à travers l’utilisation des modèles animaux complexes et intégrés à mimer la pathologie humaine, impossible à trouver dans des modèles cellulaires. De ce fait, le recours à l’animal et tout particulièrement le PNH (du fait de sa proximité avec l’homme) pour étudier les mécanismes impliqués dans ces processus est une étape nécessaire à la découverte de nouvelles voies thérapeutiques
Réduction
Nos modèles sont générés sur un plateau de haute technicité (cadre stéréotaxique, Imagerie, stabulation) nous permettant la manipulation des animaux dans les meilleures conditions (chirurgie, déplacement…) et une grande reproductibilité dans les différents modèles ce qui limite le nombre d'animaux. Les prélèvements cérébraux réalisés à chaque fin d’étude sont destinés de prime abord aux études histologiques visant à identifier des marqueurs pour déterminer de nouveaux traitements, et servent également à renforcer notre banque de tissus (cérébrothèque) afin de proposer à la communauté scientifique des tissus de PNH et ainsi réduire le nombre d’animaux.
Raffinement
Les chirurgies sont faites sous anesthésie générale et avec une couverture antalgique permettant de réduire le plus possible les douleurs ressenties, et des dispositifs de raffinement (monitoring cardiaque et respiratoire, maintien de la température corporelle, asepsie). Le suivi des animaux est quotidien, assurée par du personnel qualifié pour cette espèce sur des critères comme la posture de l’animal, son activité, son interaction, sa nutrition. La surveillance est renforcée durant la période post opératoire et en cas d’apparition de troubles. L’état des animaux est observé et quantifié selon des critères objectifs permettant d’établir des scores de bien-être et de déterminer des points limites à partir desquels les actions adaptées sont menées (des massages, le maintien de l’animal au chaud à l’aide d’une couverture, la modification de la nature et le change plus régulier de la litière, l’augmentation de la fréquence des pesées, le gavage avec des complément alimentaire, lait enrichi et jus sont quelques outils dont nous disposons en dehors de la sphère médicamenteuse pour améliorer l’état de santé de nos animaux).. . Les volumes de prélèvements de sang comme de LCR sont adapté au poids de l’animal, Les prélèvements de LCR sont faits sur animaux sédatés. Les prélèvements de sang sont réalisés sur animaux vigiles avec une légère contention. L’apparition d’hématome au point de prélèvement est surveillée. L’échelle de bien être est là aussi utilisée pour estimer la gêne occasionnée par ce geste. Les animaux seront hébergés ensemble, dans une structure spécialement agrée pour l’hébergement et l’utilisation des PNH en recherche, disposant d’équipements et de protocoles adaptés au raffinement du milieu pour cette espèce (volière, nourriture variée, « jouet », fond sonore, etc.).
Choix des espèces
Ces modèles ont déjà été réalisés et validés chez les rongeurs (rats, souris), comme base d’étude des maladies neurodégénératives, mais la proximité d’espèce avec l’homme en fera toujours un modèle de choix, surtout dans la détermination de marqueurs prédictifs. Les maladies neurodégénératives sont des maladies chroniques progressives qui touchent le système nerveux central. Leur fréquence augmente avec l'âge chez l’homme. Afin d’être au plus près de cet état, dans ce projet, les animaux utilisés seront donc adultes.
Physiopathologie des maladies neurodégénératives 2/2
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Macaques rhésus : 78
156 macaques, à longue queue et rhésus, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une à deux chirurgies cérébrales par injection stéréotaxique, des prélèvements sanguins tous les quinze jours, des ponctions mensuelles de liquide céphalorachidien et des IRM répétées, avant sa mise à mort par perfusion intracardiaque pour prélever le cerveau. Le porteur affirme qu'aucun modèle in silico ni cellulaire ne permet d'étudier ces maladies et présente le primate comme "nécessaire" du fait de sa proximité avec l'humain. Les bénéfices annoncés, de nouvelles cibles thérapeutiques contre Alzheimer et Parkinson, restent formulés au conditionnel.
Objectifs
De nos jours dans le monde environ 36 millions de personnes sont atteintes de démences, dont 25 millions pour la maladie d’Alzheimer et 6 millions pour la maladie de Parkinson. En raison du vieillissement progressif de la population et de l'absence de traitement, le nombre de personnes souffrant de maladies neurodégénératives augmente considérablement et devrait croître de manière régulière dans les années à venir. Qu'elles soient génétiques ou acquises, leurs mécanismes d’initiation liés à des causes multifactorielles sont mal connus. Ainsi, il est nécessaire de créer et maîtriser des modèles le plus proche possible de la réalité pathologique. L’étude proposée ici permettra aux travers de différents modèles de primates non-humains de maladies neurodégénératives, d’étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de l’initiation et de l’installation des différentes pathologies afin de définir des nouvelles cibles thérapeutiques.
Bénéfices attendus
Les maladies neurodégénératives sont une cause majeure d’invalidité, de dépendance, d’institutionnalisation et d’hospitalisation. Elles ont un impact très important sur la qualité de vie des personnes atteintes ainsi que sur celle de leurs proches et de leurs aidants, et touchent ainsi une part importante de la population. Les traitements actuellement disponibles sont à visée symptomatique et d’efficacité relative. Mieux comprendre les mécanismes à l’origine de ces pathologies c’est trouver les traitements de demain.
Procédures
Une chirurgie (2 heures environ), ou deux maximum espacées de 1 mois. Prélèvements sanguins de quelques minutes tous les 15 jours sur animaux vigiles en contention légère. Prélèvements de liquide céphalorachidien de l'ordre de 5 minutes une fois par mois sous anesthésie légère. IRM, avant l’injection stéréotaxique, 48 heures après et tous les 6 mois. La durée de l'IRM est de 1h30 à 2h.
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues sont celles associées à la chirurgie ou aux prélèvements biologiques. Pour la chirurgie : stress de l’anesthésie, hypothermie, douleur post opératoire possible et infection au niveau des points de sutures. Pour l’imagerie : anesthésie. Pour les prélèvements liquide céphalorachidien (LCR) et sang : stress de l’anesthésie pour le LCR et de la contention (légère et rapide) pour le sang.
Devenir
Les animaux seront mis à mort par perfusion intracardiaque aux temps expérimentaux définis. Le cerveau et éventuellement d’autres tissus seront alors prélevés puis mis à disposition pour réaliser les analyses post-mortem.
Remplacement
Ce projet recourt exclusivement à l’utilisation du PNH car il n’existe pas de modèles mathématiques ou in silico valides et réalistes permettant d’étudier les processus neurodégénératifs. Nous recherchons à travers l’utilisation des modèles animaux complexes et intégrés à mimer la pathologie humaine, impossible à trouver dans des modèles cellulaires. De ce fait, le recours à l’animal et tout particulièrement le PNH (du fait de sa proximité avec l’homme) pour étudier les mécanismes impliqués dans ces processus est une étape nécessaire à la découverte de nouvelles voies thérapeutiques.
Réduction
Nos modèles sont générés sur un plateau de haute technicité (cadre stéréotaxique, Imagerie, stabulation) nous permettant la manipulation des animaux dans les meilleures conditions (chirurgie, déplacement…) et une grande reproductibilité dans les différents modèles ce qui limite le nombre d'animaux. Les prélèvements cérébraux réalisés à chaque fin d’étude sont destinés de prime abord aux études histologiques visant à identifier des marqueurs pour déterminer de nouveaux traitements, et servent également à renforcer notre banque de tissus (cérébrothèque) afin de proposer à la communauté scientifique des tissus de PNH et ainsi réduire le nombre d’animaux.
Raffinement
Les chirurgies sont faites sous anesthésie générale et avec une couverture antalgique permettant de réduire le plus possible les douleurs ressenties, et des dispositifs de raffinement (monitoring cardiaque et respiratoire, maintien de la température corporelle, asepsie). Le suivi des animaux est quotidien, assurée par du personnel qualifié pour cette espèce sur des critères comme la posture de l’animal, son activité, son interaction, sa nutrition. La surveillance est renforcée durant la période post opératoire et en cas d’apparition de troubles. L’état des animaux est observé et quantifié selon des critères objectifs permettant d’établir des scores de bien-être et de déterminer des points limites à partir desquels les actions adaptées sont menées (des massages, le maintien de l’animal au chaud à l’aide d’une couverture, la modification de la nature et le change plus régulier de la litière, l’augmentation de la fréquence des pesées, le gavage avec des complément alimentaire, lait enrichi et jus sont quelques outils dont nous disposons en dehors de la sphère médicamenteuse pour améliorer l’état de santé de nos animaux).. . Les volumes de prélèvements de sang comme de LCR sont adapté au poids de l’animal, Les prélèvements de LCR sont faits sur animaux sédatés. Les prélèvements de sang sont réalisés sur animaux vigiles avec une légère contention. L’apparition d’hématome au point de prélèvement est surveillée. L’échelle de bien être est là aussi utilisée pour estimer la gêne occasionnée par ce geste. Les animaux seront hébergés ensemble, dans une structure spécialement agrée pour l’hébergement et l’utilisation des PNH en recherche, disposant d’équipements et de protocoles adaptés au raffinement du milieu pour cette espèce (volière, nourriture variée, « jouet », fond sonore, etc.).
Choix des espèces
Ces modèles ont déjà été réalisés et validés chez les rongeurs (rats, souris), comme base d’étude des maladies neurodégénératives, mais la proximité d’espèce avec l’homme en fera toujours un modèle de choix, surtout dans la détermination de marqueurs prédictifs. Les maladies neurodégénératives sont des maladies chroniques progressives qui touchent le système nerveux central. Leur fréquence augmente avec l'âge chez l’homme. Afin d’être au plus près de cet état, dans ce projet, les animaux utilisés seront donc adultes.