Singes écureuils

Un primate est choisi ici parce qu'il est proche de l'humain, et le singe écureuil plutôt que le macaque parce que sa tête entre dans des IRM plus puissantes. 18 singes écureuils vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie subit une lésion chirurgicale du cerveau destinée à provoquer une héminégligence, soit la perte de perception de la moitié du champ visuel, et chaque animal peut subir jusqu'à quatre chirurgies de sept à huit heures ainsi que quatre séances d'IRM de sept heures. L'isolement nécessaire aux tâches comportementales peut provoquer des stéréotypies et des dépilations, et les animaux lésés sont tués trois puis douze mois après l'opération, pour confirmer par histologie ce qui a été observé de leur vivant.

Objectifs

Une très large majorité des cas d’accident vasculaire cérébral droit montre des troubles de la perception consciente qui conduisent à des symptômes neuropsychologiques handicapants tels que l’héminégligence. Ce trouble se caractérise par une perte de la perception de la moitié du champ visuel. Les patients héminégligents semblent vivre dans un monde amputé d’une moitié ; ils ne mangent pas la partie gauche de leur plat, ne voient pas les obstacles situés sur le côté gauche, mais plus important encore, la vie quotidienne d’un patient héminégligent présente plusieurs dangers, qui incluent des risques d'accidents de la route et des chutes graves. Seulement quarante pourcents des patients héminégligents récupèrent une capacité visuelle normale dans les 6 mois qui suivent leur accident vasculaire. Cela signifie que chaque année, 480.000 nouveaux patients européens resteront héminégligents, ce qui nuit à leur qualité de vie et les empêche de retourner au travail. Il a récemment été démontré qu'une bonne communication entre deux aires du cerveau (le lobe frontal et le lobe pariétal) est essentielle à la récupération de l’héminégligence. Cependant, chez l’animal, la récupération de l’héminégligence est rapide et spontanée même dans les cas de coupure de communication entre ces deux régions du cerveau. Les primates utilisent donc un mécanisme de récupération qui n’existe pas chez l’être humain. C’est pourquoi ce projet propose d’étudier la récupération de l’héminégligence chez le primate afin de découvrir de nouvelles pistes thérapeutiques chez l’être humain.

Bénéfices attendus

En étudiant la récupération de l’héminégligence chez le primate, ce projet a pour objectifs de mieux en comprendre les mécanismes et ainsi d’en déduire de nouvelles pistes thérapeutiques. A terme un traitement pourrait améliorer la récupération des patients souffrant d’héminégligence suite à un accident vasculaire cérébral. De plus, en validant l'utilisation du primate comme modèle d’héminégligence et en proposant des tests d’évaluation de ce trouble adaptés, notre étude apporte une base indispensable aux tests de traitements pharmacologiques. Cette étape est nécessaire avant la mise en place des essais chez l’être humain. Cela représente un gain de temps important dans le processus de développement d’éventuels traitements.

Procédures

Tous les animaux réaliseront 4 séquences complètes d’imagerie par résonance magnétique (IRM) au maximum et avec une durée maximale de 7 heures. Afin de maintenir la tête des animaux pendant les enregistrements, un dispositif sera implanté sur la tête d’une partie des animaux au cours d’une procédure chirurgicale (1 fois, 8 heures au maximum) réalisée sous anesthésie générale avec une analgésie adaptée. Il est possible que d’autres chirurgies soient effectuées (3 au maximum par animal, 7 heures maximum par chirurgie) dans le cas où l’animal perdrait son dispositif ou si les soins d’entretien devenaient difficiles. Ces animaux auront ainsi au maximum 4 chirurgies (1 pour la pose du dispositif, 1 pour sa remise en place et 2 entretiens pour l’entretien du dispositif). Afin de créer le trouble de l’héminégligence, une lésion chirurgicale du cerveau est réalisée durant une chirurgie chez une partie des animaux avec une durée d’anesthésie maximale de 8 heures. Afin d’éliminer la douleur durant la chirurgie et après l’opération, les animaux recevront des anti-douleurs. Les animaux implantés du dispositif d’observation participeront à des enregistrements de l’activité du cerveau et des neurones pendant qu’ils réalisent des tests visuels. Ces enregistrements dureront au maximum 2 heures sur une période comprise entre 3 et 12 mois. Les animaux anesthésiés participeront à des enregistrements de l’activité du cerveau. Ces enregistrements dureront au maximum 2 heures sur une période comprise entre 3 et 12 mois. Les animaux seront euthanasiés. Les deux groupes ayant eu une lésion seront euthanasiés respectivement 3 et 12 mois après la lésion. Le groupe contrôle seront euthanasiés après que l’euthanasie des deux autres groupes ait été réalisée.

Impact sur les animaux

Il est attendu que la lésion réalisée induise une perception altérée de la moitié de leur vision et impacte leur comportement (déplacement et alimentation difficiles pouvant entraîner une perte de poids). L’espèce présente une sensibilité à l’anesthésie avec notamment un risque augmenté d’arrêt cardio-respiratoire. Les animaux ayant eu une chirurgie (retrait d’une partie du crâne, lésion et pose de chambre d’enregistrement/système de fixation de la tête) pourront ressentir de la douleur à la suite de la chirurgie. La chirurgie peut, dans certains cas, causer une accumulation de liquides et/ou abîmer la couche de tissu protectrice du cerveau. Les animaux soumis à une anesthésie et à une chirurgie pourront présenter des difficultés à se déplacer (de 1 à 4 jours). L’implantation d’une chambre d’enregistrement/système de fixation de la tête peut induire une difficulté à se déplacer et des collisions à cause de l’encombrement (pendant quelques jours avec une variabilité individuelle). L’isolement nécessaire aux tâches comportementales peut induire un stress chez l’animal concerné. Celui-ci peut notamment se manifester par des stéréotypies (gestes répétitifs, rythmés sans but apparent) ou des dépilations. Suite à des bagarres, une chute ou un choc, l’animal pourrait perdre son dispositif composé de la chambre d’enregistrement et du système de fixation de la tête. L’installation de la chambre d’enregistrement peut faciliter une infection.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à l’issue des procédures afin de pouvoir effectuer différents prélèvements (cerveau...) pour des analyses post-mortem. Les analyses histologiques qui nécessitent l’euthanasie des animaux sont indispensables pour confirmer les données obtenues sur l’animal vivant afin de répondre à notre objectif scientifique. Il n’existe à ce jour aucune méthode qui nous permettrait d’obtenir cette confirmation sans nécessiter l’euthanasie des animaux.

Remplacement

Ce projet a pour objectifs de comprendre et de manipuler à des fins thérapeutiques les processus de récupération du cerveau suite à un accident vasculaire chez le primate. Ces processus sont complexes ce qui rend difficile/impossible à l’heure actuelle leur modélisation. Dans ce contexte, il est impossible de remplacer l’utilisation d’animaux vivants par des méthodes alternatives. Par ailleurs, il est indispensable d’obtenir des données d’études sur les modèles animaux avant de pouvoir tester de nouvelles approches thérapeutiques chez les patients humains. Le modèle animal et en particulier l’utilisation du primate non-humain est donc le plus pertinent pour espérer une transposition à l’homme la plus fiable possible.

Réduction

La taille des groupes et le nombre total d’animaux nécessaire pour cette étude a été déterminée par des calculs de puissance. L’espèce présente une sensibilité à l’anesthésie avec notamment un risque augmenté d’arrêt cardio-respiratoire. Ainsi, il a été ainsi établi que 18 animaux au total seraient nécessaires pour la réalisation de ce projet. Des tests statistiques seront réalisés pour obtenir une interprétation fiable des résultats. Deux animaux de ce projet ont déjà réalisé des procédures de classe légère ou modérée lors d’un précédent projet validé par le comité́ d’éthique et ayant obtenu une autorisation.

Raffinement

Les procédures du projet ont été raffinées en plusieurs points. Tout d'abord, pour l'état général des animaux, les entraînements comportementaux se font par renforcement positif (récompense) pour créer une routine qui limite les contentions et le stress lors des manipulations et les tâches demandées. Des adaptations ont également été faites pour l'hébergement, l'enrichissement et l'alimentation afin de stimuler les animaux (recherche de nourriture, jeux, vidéo...) et limiter les comportements anormaux (mouvements répétitifs, immobilité). Ensuite, pour les chirurgies et IRM du projet, ces actes sont réalisés sous anesthésie générale avec la mise en place d'anti-douleurs adaptés (avant, pendant et après l'opération), surveillance accrue de l'animal anesthésié pour éviter toutes les complications (déshydratation, baisse de la température, rythmes cardiaque et respiratoire, infection...). Ces risques sont bien identifiés et une réponse est apportée à chaque point. Par exemple, des tapis chauffant pour la température, du gel ophtalmique pour l’hydratation des yeux, une désinfection et utilisation de matériel stérile pour éviter l’infection, un anesthésique local pour l’intubation et l’installation des barres d’oreilles (dispositif de maintien de la tête fixe), l’intubation pour sécuriser la respiration, du matériel chirurgical permettant d’avoir un geste précis et de limiter les saignements... Le dispositif implanté sera le plus petit possible pour le confort de l’animal et sera posé dans des règles strictes d’asepsie. La fréquence des IRM sera limitée à une fois par semaine. Durant la phase post opératoire, à chaque anesthésie la récupération de l’animal devra être complète avant la poursuite du reste du projet. Après lésion, les animaux sont hébergés par 2 dans des cages ajustables pour prévenir les chutes. Ces cages conservent des aménagements permettant une stratification de l’espace tout en préservant l’animal des risques de chute. Une alimentation riche pourra être proposé pour faciliter la récupération. À la suite des différentes chirurgies, les comportements alimentaires et sociaux des animaux peuvent être modifiés, ils feront donc l’objet d’une surveillance augmentée. Des observations post-anesthésie et post-chirurgie régulières et rigoureuses seront faites pour détecter le moindre inconfort de l’animal.

Choix des espèces

La complexité des processus de récupération d'un accident vasculaire cérébrale rend indispensable d’utiliser un modèle suffisamment proche de l’Homme pour tester ensuite de nouvelles stratégies thérapeutiques. Le primate non-humain est ainsi un modèle particulièrement approprié pour notre étude. De plus, les capacités d’apprentissage des singes permettent la réalisation de tâches comportementales similaires à celles réalisées par l’Homme. La complexité du cerveau rend difficile/impossible à l’heure actuelle, la modélisation de ces processus. Il est primordial d’étudier ces aspects dans un modèle primate non-humain. Il y a plusieurs raisons motivant le choix du singe écureuil par rapport à d’autres espèces de primates : Le choix de cette espèce a été fait car le singe écureuil est plus facile d’accès et est particulièrement adapté à ce genre d’étude en comparaison du macaque. La taille de cette espèce est un paramètre intéressant puisqu’il permet d’utiliser des appareils IRM plus puissants dont le diamètre d’entrée est plus petit. De plus, le choix ne s’est pas porté sur les rongeurs car contrairement aux primates non humains, les rongeurs ne semblent pas présenter de symptômes d’héminégligence. Par ailleurs, nous n’avons pas choisi le macaque car il a été démontré qu’une lésion de la zone cérébrale causant le trouble de l’héminégligence chez cette espèce induisait des symptômes qui pouvaient perdurer plusieurs mois, voire même plusieurs années. Ces différents points expliquent les raisons pour lesquelles nous avons décidé d’utiliser le modèle du singe écureuil pour ce projet. Les animaux utilisés seront tous adultes (âge supérieur à 3 ans). Étant donné que l’âge est un facteur de risque pour les accidents vasculaires cérébraux, nous utiliserons des animaux les plus âgés possibles. En effet, il a été observé chez d’autres espèces de primates que par rapport aux plus jeunes, les animaux âgés étaient plus sensibles à la lésion et que le syndrome obtenu était généralement plus stable.

Pour chercher comment le cerveau récupère d'une héminégligence, perte de perception d'une moitié du champ visuel après un AVC, 15 singes écureuils vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue pour le prélèvement de leur cerveau. Tous ont déjà subi des procédures légères dans un projet antérieur. Dix d'entre eux subissent une lésion chirurgicale du cerveau sous une anesthésie pouvant durer huit heures, et jusqu'à trois singes du groupe témoin reçoivent, après retrait d'une partie du crâne, un dispositif de fixation de la tête, avec jusqu'à quatre chirurgies chacun. Tous passent jusqu'à quatre IRM et des enregistrements cérébraux sous anesthésie, et les singes implantés en font aussi éveillés, pendant des tests visuels que le résumé ne détaille pas. Les singes lésés sont tués trois ou douze mois après la lésion. Le porteur écrit que chez les primates la récupération est "rapide et spontanée", grâce à un mécanisme "qui n'existe pas chez l'être humain", et juge pourtant le primate non-humain le plus "pertinent" pour une transposition à l'humain.

Objectifs

Une très large majorité des cas d’accident vasculaire cérébral droit montre des troubles de la perception consciente qui conduisent à des symptômes neuropsychologiques handicapants tels que l’héminégligence. Ce trouble se caractérise par une perte de la perception de la moitié du champ visuel. Les patients héminégligents semblent vivre dans un monde amputé d’une moitié ; ils ne mangent pas la partie gauche de leur plat, ne voient pas les obstacles situés sur le côté gauche, mais plus important encore, la vie quotidienne d’un patient héminégligent présente plusieurs dangers, qui incluent des risques d'accidents de la route et des chutes graves. Seulement 40% des patients héminégligents récupèrent une capacité visuelle normale dans les 6 mois qui suivent leur accident vasculaire. Cela signifie que chaque année, 480.000 nouveaux patients européens resteront héminégligents, ce qui nuit à leur qualité de vie et les empêche de retourner au travail. Il a récemment été démontré qu'une bonne communication entre deux aires du cerveau (le lobe frontal et le lobe pariétal) est essentielle à la récupération de l’héminégligence. Cependant, chez l’animal, la récupération de l’héminégligence est rapide et spontanée même dans les cas de coupure de communication entre ces deux régions du cerveau. Les primates utilisent donc un mécanisme de récupération qui n’existe pas chez l’être humain. C’est pourquoi ce projet propose d’étudier la récupération de l’héminégligence chez le primate afin de découvrir de nouvelles pistes thérapeutiques chez l’être humain.

Bénéfices attendus

En étudiant la récupération de l’héminégligence chez le primate, ce projet a pour objectifs de mieux en comprendre les mécanismes et ainsi d’en déduire de nouvelles pistes thérapeutiques. A terme un traitement pourrait améliorer la récupération des patients souffrant d’héminégligence suite à un accident vasculaire cérébral. De plus, en validant l'utilisation du primate comme modèle d’héminégligence et en proposant des tests d’évaluation de ce trouble adaptés, notre étude apporte une base indispensable aux tests de traitements pharmacologiques. Cette étape est nécessaire avant la mise en place des essais chez l’être humain. Cela représente un gain de temps important dans le processus de développement d’éventuels traitements.

Procédures

• Imagerie à Résonnance Magnétique (IRM) : Les 15 animaux (le groupe contrôle et les deux groupes lésés) réaliseront au maximum 4 IRM (séquences complètes) avec une durée d’anesthésie maximale de 7 heures pendant toute la durée du projet. • Afin de maintenir la tête des animaux pendant les enregistrements, un dispositif doit être implanté sur la tête de l’animal. Ce dispositif comprend également une chambre d’enregistrement dans laquelle une partie du crâne a été retirée pour permettre l’enregistrement de l’activité cérébrale. Cette chirurgie aura lieu une fois pour 1 à 3 animaux du groupe contrôle avec une durée maximale d’anesthésie de 8 heures. Afin d’éliminer la douleur durant la chirurgie et après l’opération, les animaux recevront des anti-douleurs. Il est possible que d’autres chirurgies soient effectuées (3 au maximum par animal) dans le cas où l’animal perdrait le dispositif ou si les soins d’entretiens deviennent difficiles. Ces 1 à 3 animaux du groupe contrôle auront ainsi au maximum 4 chirurgies (1 pour la pose de la chambre d’enregistrement/retrait d’une partie du crâne, 1 pour la remise en place du dispositif et 2 pour entretiens du dispositif). • Afin de créer le trouble de l’héminégligence, une lésion chirurgicale du cerveau est réalisée durant une chirurgie chez 10 animaux (les 2 groupes lésés) avec une durée d’anesthésie maximale de 8 heures. Afin d’éliminer la douleur durant la chirurgie et après l’opération, les animaux recevront des anti-douleurs. • Les animaux implantés du dispositif d’observation (3 animaux du groupe contrôle) participeront à des enregistrements de l’activité du cerveau et des neurones pendant qu’ils réalisent des tests visuels. Ces enregistrements dureront au maximum 2 heures sur une période comprise entre 3 et 12 mois. • Les animaux anesthésiés (15 animaux) participeront à des enregistrements de l’activité du cerveau. Ces enregistrements dureront au maximum 2 heures sur une période comprise entre 3 et 12 mois. • Les animaux (15 animaux) seront euthanasiés. Les deux groupes ayant eu une lésion (2 groupes de 5 animaux chacun) seront euthanasiés respectivement 3 et 12 mois après la lésion. Le groupe contrôle (5 animaux) seront euthanasiés après que l’euthanasie des deux autres groupes ait été réalisée.

Impact sur les animaux

Il est attendu que la lésion réalisée induise une perception altérée de la moitié de leur vision et impacte leur comportement (déplacement et alimentation difficiles pouvant entraîner une perte de poids). Les animaux ayant eu une chirurgie (retrait d’une partie du crâne, lésion et pose de chambre d’enregistrement/système de fixation de la tête) pourront ressentir de la douleur à la suite de la chirurgie. La chirurgie peut, dans certains cas, causer une accumulation de liquides et/ou abîmer la couche de tissu protectrice du cerveau. Les animaux soumis à une anesthésie pourront présenter des difficultés à se déplacer (de 1 à 4 jours). L’implantation d’une chambre d’enregistrement/système de fixation de la tête peut induire une difficulté à se déplacer et des collisions à cause de l’encombrement (pendant quelques jours avec une variabilité individuelle). L’isolement nécessaire aux tâches comportementales peut induire un stress chez l’animal concerné. Celui-ci peut notamment se manifester par des stéréotypies (gestes répétitifs, rythmés sans but apparent) ou des dépilations. Suite à des bagarres, une chute ou un choc, l’animal pourrait perdre son dispositif composé de la chambre d’enregistrement et du système de fixation de la tête. L’installation de la chambre d’enregistrement peut faciliter une infection.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à l’issue des procédures afin de pouvoir effectuer différents prélèvements (cerveau…) pour des analyses post-mortem.

Remplacement

Ce projet a pour objectifs de comprendre et de manipuler à des fins thérapeutiques les processus de récupération du cerveau suite à un accident vasculaire chez le primate. Ces processus sont complexes ce qui rend difficile/impossible à l’heure actuelle leur modélisation. Dans ce contexte, il est impossible de remplacer l’utilisation d’animaux vivants par des méthodes alternatives. Par ailleurs, il est indispensable d’obtenir des données d’études sur les modèles animaux avant de pouvoir tester de nouvelles approches thérapeutiques chez les patients humains. Le modèle animal et en particulier l’utilisation du primate non-humain est donc le plus pertinent pour espérer une transposition à l’homme la plus fiable possible.

Réduction

La taille des groupes et le nombre total d’animaux nécessaire pour cette étude a été déterminée par des calculs de puissance. Il a été ainsi établi que 3 groupes de 5 animaux pour 15 animaux au total seraient essentiels pour la réalisation de ce projet. Des tests statistiques seront nécessaires pour obtenir une interprétation fiable des résultats. Tous les animaux de ce projet ont déjà réalisé des procédures de classe légère lors d’un précédent projet validé par le comité d’éthique et ayant obtenu un agrément.

Raffinement

Etat Général : - Entraînement des animaux avec renforcement positif (récompense) pour créer une routine qui limite les contentions et le stress lors des manipulations et les tâches demandées. - Adaptation de l’hébergement, de l’enrichissement et l’alimentation pour stimuler les animaux (recherche nourriture, jeux, vidéo…) et limiter les comportements anormaux (mouvements répétitifs, immobilité…). Chirurgies et IRM : - Actes réalisés sous anesthésie générale avec la mise en place d’anti-douleurs adaptés (avant, pendant et après l’opération), surveillance accrue de l’animal anesthésié pour éviter toutes les complications (déshydratation, baisse de la température, rythmes cardiaque et respiratoire, infection…). Ces risques sont bien identifiés et une réponse est apportée à chaque point. Par exemple : tapis chauffant pour la température, gel ophtalmique pour l’hydratation des yeux, désinfection et utilisation de matériel stérile pour éviter l’infection, anesthésique local pour l’intubation et l’installation des barres d’oreilles (dispositif de maintien de la tête fixe), intubation pour sécuriser la respiration, matériel chirurgical permettant d’avoir un geste précis et en limitant les saignements… - Le dispositif implanté sera le plus petit possible pour le confort de l’animal et limiter la gêne. Il sera posé dans des règles strictes d’asepsie… - Limitation des IRM à une fois toutes les 2 semaines. Post-opératoire : - A chaque anesthésie, la récupération de l’animal doit être complète avant la poursuite du reste du projet. - Après lésion, les animaux sont hébergés par 2 dans des cages ajustables pour prévenir les chutes. Ces cages conservent des aménagements permettant une stratification de l’espace tout en préservant l’animal des risques de chute. Une alimentation riche pourra être proposé pour faciliter la récupération. - Suite aux différentes chirurgies, les comportements alimentaires et sociaux des animaux peuvent être modifiés, ils feront donc l’objet d’une surveillance augmentée. Des observations post-anesthésie et post-chirurgie régulières et rigoureuses seront faîtes pour détecter le moindre inconfort de l’animal. Points scientifiques : - Dès que les données permettant de répondre à nos questions scientifiques seront obtenues, les expérimentations impliquant les animaux seront arrêtées.

Choix des espèces

La complexité des processus de récupération d'un accident vasculaire cérébrale rend indispensable d’utiliser un modèle suffisamment proche de l’Homme pour tester ensuite de nouvelles stratégies thérapeutiques. Le primate non-humain est ainsi un modèle particulièrement approprié pour notre étude. De plus, les capacités d’apprentissage des singes permettent la réalisation de tâches comportementales similaires à celles réalisées par l’Homme. La complexité du cerveau rend difficile/impossible à l’heure actuelle, la modélisation de ces processus. Il est primordial d’étudier ces aspects dans un modèle primate non-humain. Il y a plusieurs raisons motivant le choix du singe écureuil par rapport à d’autres espèces de primates : Le choix de cette espèce a été fait car le singe écureuil est plus facile d’accès et est particulièrement adapté à ce genre d’étude en comparaison du macaque. La taille de cette espèce est un paramètre intéressant puisqu’il permet d’utiliser des appareils IRM plus puissants dont le diamètre d’entrée est plus petit. De plus, le choix ne s’est pas porté sur les rongeurs car contrairement aux primates non humains, les rongeurs ne semblent pas présenter de symptômes d’héminégligence. Par ailleurs, nous n’avons pas choisi le macaque car il a été démontré qu’une lésion de la zone cérébrale causant le trouble de l’héminégligence chez cette espèce induisait des symptômes qui pouvaient perdurer plusieurs mois, voire même plusieurs années. Ces différents points expliquent les raisons pour lesquelles nous avons décidé d’utiliser le modèle du singe écureuil pour ce projet. Les animaux utilisés seront tous adultes (âge supérieur à 3 ans). Étant donné que l’âge est un facteur de risque pour les accidents vasculaires cérébraux, nous utiliserons des animaux les plus âgés possibles. En effet, il a été observé chez d’autres espèces de primates que par rapport aux plus jeunes, les animaux âgés étaient plus sensibles à la lésion et que le syndrome obtenu était généralement plus stable.