Rongeurs

Tués à la fin des procédures pour que leur cerveau et leur sang soient analysés, 252 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une solution chimique détruisant les récepteurs de l'équilibre est injectée à travers le tympan d'une oreille, geste de 72 minutes par animal qui provoque vertiges, pertes d'équilibre, chutes, perte de poids et anxiété. Un médicament anti-vertigineux ou un placebo leur est ensuite administré chaque jour pendant trois, sept ou dix jours, avec tests comportementaux. Le porteur explique avoir quitté le modèle félin pour le rat parce que le syndrome vestibulaire y dure deux à trois semaines contre 90 jours chez l'humain, "gain temporel avantageux" pour tester des composés.

Objectifs

Ce projet porte sur le système vestibulaire, responsable de l’équilibre postural et locomoteur, ainsi que de la stabilisation du regard lors de mouvements de la tête. L’information perçue par les récepteurs vestibulaires localisés dans l’oreille interne est transmise via le nerf vestibulaire aux noyaux vestibulaires (situés dans le tronc cérébral). Un dysfonctionnement de ce système peut causer des symptômes tels que des vertiges, des déséquilibres, des chutes ou encore de l’anxiété, qui affectent la vie quotidienne des patients. La thérapie vestibulaire implique une rééducation vestibulaire et un traitement médicamenteux. Toutefois, le manque d’efficacité des médicaments utilisés ou encore la méconnaissance de leurs sites et mécanismes d’action représentent un obstacle de taille. Un médicament couramment utilisé en France dans la pathologie du vertige est la bétahistine. Certains de ses mécanismes d’action sont connus dans le modèle animal de lésion chirurgicale du nerf vestibulaire. Toutefois, ce modèle est comparable, en clinique, à une ablation curative du nerf vestibulaire, pratiquée uniquement dans le cas de schwannomes (tumeurs bénignes du nerf vestibulaire). Les effets et mécanismes d’action de ce médicament ne sont pas connus dans un modèle animal de lésion vestibulaire mimant des pathologies telles que la névrite ou la maladie de Ménière, qui sont plus couramment observées en clinique. L’objectif de ce projet est d’étudier les effets de la bétahistine sur un modèle de lésion vestibulaire induisant une inflammation telle qu’observée dans la névrite en clinique. Nous savons que la bétahistine augmente la concentration d’histamine, un neurotransmetteur qui module l’inflammation, dans le cerveau. De plus, des cellules intervenant dans l’inflammation sont importantes pour la récupération des fonctions vestibulaires. Ainsi, nous supposons que ce traitement va favoriser des mécanismes essentiels à la compensation vestibulaire via des récepteurs à l’histamine dans ce modèle. Enfin, nous supposons que la bétahistine aura un effet anxiolytique dans notre modèle car elle module un neurotransmetteur intervenant dans l’anxiété (sérotonine). Des tests comportementaux, l’utilisation de molécules chimiques bloquants des récepteurs à l’histamine (antagonistes), ainsi que des analyses sur les tissus des animaux nous permettront de réaliser ce projet.

Bénéfices attendus

Les désordres vestibulaires touchent un tiers des adultes de plus de quarante ans aux Etats-Unis. En France, les vertiges constituent un des motifs prépondérants de consultation chez le généraliste, avec plus de 15 millions par an. En Allemagne, la prévalence des troubles vestibulaires est de 6,5% selon une étude épidémiologique. Ainsi, les désordres vestibulaires représentent un enjeu de santé publique majeur et l’étude des désordres vestibulaires ainsi que des traitements pharmacologiques utilisés restent primordiaux. Les tests comportementaux utilisés dans ce projet sont nécessaires afin d’étudier les déficits vestibulaires et leur compensation. Le modèle de lésion utilisé dans ce projet est un modèle se rapprochant de pathologies humaines telles que la vestibulopathie périphérique aiguë (névrite) ou la maladie de Ménière. Il mime des symptômes vestibulaires retrouvés chez l’humain. A court terme, ce modèle animal et ces tests comportementaux vont permettre d’observer l’efficacité de la bétahistine (traitement étudié prescrit en clinique humaine) sur les symptômes posturo-locomoteurs induits par la pathologie et également sur l’anxiété des animaux. D’un point de vue fondamental, nous mettrons en évidence l’impact de ce traitement sur l’inflammation et sur l’anxiété des animaux dans un contexte de pathologie vestibulaire. Nous préciserons également le rôle de l’histamine dans la pathologie vestibulaire. Enfin, ce projet permettra d’élucider la compensation vestibulaire à un niveau plus global que seulement au sein des noyaux vestibulaires. Plus globalement, d’un point de vue clinique, ce projet pourrait amener à des nouveaux mécanismes quant aux fonctionnements d’un composé pharmacologique de référence prescrit en clinique. A plus long terme, les résultats obtenus permettront d’adapter la prise en charge médicamenteuse des patients afin de mieux traiter les pathologies vestibulaires.

Procédures

Pour induire des vertiges, un groupe d’animaux est soumis à une injection transtympanique d’une solution chimique détruisant les récepteurs vestibulaires de l’oreille interne alors qu’un autre groupe d’animaux reçoit une solution saline. L’injection transtympanique a lieu une fois, chez l’ensemble des animaux de l’étude. Avant la lésion, les animaux sont soumis à une injection d’analgésique 30 minutes avant d’être placés sous anesthésie gazeuse et un anesthésique local est appliqué 5 minutes avant incision. L’injection transtympanique se fait dans l’oreille moyenne des animaux en utilisant une aiguille. Les gestes décrits ci-dessus durent 72 minutes par animal. L’administration d’un marqueur de la prolifération cellulaire a lieu une seule fois, chez les animaux, au 3ème ou 7ème jour après la lésion vestibulaire. L’administration d’un médicament anti-vertigineux ou du placebo a lieu une fois par jour chez de nombreux animaux. Elle s’effectuera pendant les 10 jours qui suivent la lésion pour les animaux soumis aux tests comportementaux ou pendant les 3 ou 7 jours après la lésion pour les animaux non soumis aux tests comportementaux qui sont utilisés afin d’étudier les effets à court terme du traitement. Les tests comportementaux ont une durée de 25 min10 secondes par animal à plusieurs délais (avant la lésion, J2, J3, J7, J15 et J30). Les tests effectués pour un groupe ont une durée correspondant à une matinée. Pour mesurer l’audition des animaux, les animaux sont anesthésiés pendant 40 minutes. Cette mesure est répétée à 3 délais chez un petit nombre d’animaux : avant la lésion, 3 et 30ème jour après la lésion. L’exposition à des stimuli sonores répétés, sont calibrés en intensité et en durée, ce qui n’engendre pas de gêne auditive chez les animaux. Cependant, l’insertion des électrodes sous-cutanées peut provoquer une gêne passagère au point d’application et une anesthésie est pratiquée pour éviter cette gêne. Après cette mesure, les animaux peuvent présenter un stress au réveil de l’anesthésie.

Impact sur les animaux

Pour tous les animaux de ce projet, l’introduction d’un liquide dans l’oreille moyenne et l’incision cutanée (qui ont lieu lors de l’administration transtympanique) peuvent être source de douleur et d’inconfort. Dans les 3 procédures de ce projet, les mêmes effets indésirables sont prévus sur les animaux lésés. Les animaux soumis à une lésion transtympanique peuvent avoir un déficit d’hydratation dans les 24-48 heures après l’atteinte vestibulaire et une perte de poids est attendue chez ces animaux lésés. Le syndrome vestibulaire conduit à d’autres effets indésirables tels que des problèmes de maintien de posture et de perte d’équilibre. Également, l’anxiété est connue pour être une des composantes du syndrome vestibulaire. L’injection des antagonistes (quotidiennement durant 10 jours), l’injection d’un marqueur de la prolifération cellulaire (une fois, J3 ou J7 post-lésionnel) ainsi que l’injection d’un analgésique (une fois avant l’administration transtympanique et une fois avant la mise à mort de l’animal) peuvent être perçues comme une nuisance par l’animal. L’ensemble du groupe d’animaux testé est délocalisé hors de son environnement (correspondant à la salle d’hébergement de l’animalerie) pendant une matinée aux différents délais des tests comportementaux (délais pré-administration, J2, J3, J7, J15 et J30 post-lésionnels). Cela pourrait être perçu comme une nuisance par l’animal. L’exposition à des stimuli sonores répétés, sont calibrés en intensité et en durée, ce qui n’engendre pas de gêne auditive chez les animaux. Cependant, l’insertion des électrodes sous-cutanées peut provoquer une gêne passagère au point d’application. Après mesure de l'audition, les animaux peuvent présenter un stress au réveil de l’anesthésie.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures et le sang et les tissus seront récupérés pour procéder à des analyses. Il est nécessaire de procéder à des dosages et marquages histologiques spécifiques dans le cerveau des animaux utilisés dans ce projet afin d’élucider les effets de notre médicament dans notre modèle animal. Le sang récupéré permettra de procéder à des dosages de marqueurs spécifiques du stress et de l’anxiété. Ces mises à mort sont nécessaires pour la mise en évidence des effets à court et à long terme du traitement.

Remplacement

Il existe des alternatives n’utilisant pas de modèles animaux telles que la méthode in silico ou encore in vitro. La méthode in silico utilise des modèles informatiques dans le but de prédire ce qui se passerait dans la réalité. Il n’existe pas à l’heure actuelle de modèle informatique mimant de manière aussi complexe la physiologie et la physiopathologie du syndrome vestibulaire. Un autre modèle serait le modèle in vitro qui consiste en l’étude d’éléments hors de leur environnement en conditions définies et contrôlées. Puisque nous avons besoin de l’individu dans son ensemble, autant au niveau cérébral qu’au niveau périphérique (informations quant à la posture et concernant l’état d’anxiété des animaux), nous ne pouvons pas substituer le modèle animal par ces modèles.

Réduction

Afin de respecter le principe de réduction, les rats correctement lésés lors de l’apprentissage de la lésion par l’expérimentateur seront inclus dans l’étude pilote. De plus, cette étude sera effectuée dans le but de permettre une mise à mort des animaux à deux délais au lieu de trois délais différents (J3 ou J7 post-lésionnel et J30 post-lésionnel). L’étude de ces deux délais est nécessaire afin d’élucider les effets à court terme du traitement et la prolifération cellulaire (J3 ou J7 post-lésionnel) mais aussi afin de comprendre les effets à long terme du traitement et la survie et différenciation cellulaire (J30 post-lésionnel). De plus, les animaux mis à mort au 30ème jour après la lésion pour les investigations cellulaires sont les animaux soumis aux tests comportementaux. Également, il a été choisi de faire un test qualitatif permettant d’observer l’expression de plusieurs protéines pro- et anti-inflammatoires, pouvant être modulées dans le syndrome vertigineux. Ce test permettra de cibler les protéines à étudier en profondeur en utilisant des tests semi-quantitatifs et ainsi de ne pas multiplier le nombre d’essai et d’animaux. Enfin, les mêmes animaux seront utilisés afin de réaliser l’ensemble des études biochimiques (correspondant aux dosages des protéines et des marqueurs du stress et de l’anxiété). Le nombre d’animaux a été réduit au maximum pour chaque groupe en fonction de l’expérience précédente de l’équipe et avec l’aide d’un statisticien. Enfin, la répartition des animaux dans les groupes sera randomisée et l’expérimentateur travaillera en aveugle. Dans la dernière procédure de ce projet, les groupes qui auront préalablement été faits lors de la procédure précédente ne seront pas répétés afin de limiter le nombre d’animaux.

Raffinement

Notre modèle d’étude est un modèle de vestibulopathie unilatérale périphérique aiguë, obtenu par une administration transtympanique (TT) d’un composé ototoxique. Avant cette administration TT, les animaux sont anesthésiés pour éviter tout inconfort ou angoisse. Leur température est maintenue avec une couverture chauffante thermorégulée par une sonde anale et une solution d'hydrogel est appliquée sur leurs yeux pour assurer une hydratation oculaire. Après l’administration TT (ou lésion), l’animal est observé jusqu'à récupération de l’anesthésie. Avant le réveil, l’animal est hydraté (injection sous-cutanée d’un liquide) afin de compenser les pertes liquidiennes associées à la lésion. Les biberons sont équipés d'une pipette allongée pour faciliter l’hydratation et une solution nutritionnelle complète est déposée dans la cage pour assurer une bonne alimentation durant 1 semaine. Un examen clinique journalier à la même heure sera effectué afin de surveiller l’état des animaux prévenant une souffrance de ces derniers : allure du pelage, prostration, état des oreilles et des yeux. Puisqu’une perte de poids est un effet indésirable connu suite à une lésion vestibulaire, un suivi de poids régulier sera également effectué. L’administration TT n’occasionne pas de douleur post-opératoire et ne nécessite donc pas d’administration d’analgésiques. Elle est pratiquée en clinique chez les patients sans anesthésie préalable pour détruire le vestibule chez des patients résistants aux traitements pharmacologiques et souffrants de syndromes vestibulaires invalidants. Tous les animaux sont soumis à une phase d’habituation à l’expérimentateur ainsi qu’à la salle d’expérimentation pendant une semaine limitant ainsi tout stress ou angoisse potentielle. Les co-porteurs du projet sont formés en expérimentation animale (niveau concepteur de projet) et sensibilisés au bien-être animal. MODIFICATION : en cas de besoin, une crème sera appliquée en soins post-opératoires (2×/jour, 1–2 semaines) pour améliorer le confort et limiter la variabilité liée aux complications locales. Lors des enregistrements électrophysiologiques, une anesthésie locale est réalisée aux points d’insertion des électrodes. La température est maintenue par couverture chauffante.

Choix des espèces

La compensation vestibulaire est un processus présent chez les mammifères. Précédemment, notre laboratoire étudiait le modèle félin, espèce la mieux adaptée au comportement d’équilibration. Les tests comportementaux utilisés chez le chat ont ensuite été adaptés chez le rat. Le modèle rongeur présente de nombreux avantages en termes de manipulation et il reproduit le syndrome vestibulaire rencontré chez différentes espèces, dont l’humain. De plus, la durée totale du syndrome vestibulaire est significativement réduite chez le rat (2 à 3 semaines) par rapport à l’humain (90 jours). Ce gain temporel est avantageux pour l’étude de composés anti-vertigineux et pour la compréhension des mécanismes neurobiologiques responsables du syndrome. De plus, à un niveau cellulaire, nous retrouvons les mêmes modifications post-lésionnelles que celles observées chez le chat (production de cellules, modification dans l’inflammation et dans les marqueurs de l’excitabilité neuronale). La présente étude s’intéresse aux processus de compensation post-lésionnelle adultes présents après lésion vestibulaire et à l’effet anxiolytique de la bétahistine. L’étude de ces mécanismes dans les noyaux vestibulaires sera donc réalisée sur des rats adultes (10 à 13 semaines), afin de s'assurer d’être sorti de la période développementale. Pour un rat, la maturation des neurotransmetteurs et la densité synaptique est atteinte à plus de 8 semaines. De plus, en période développementale, un marqueur de l’excitabilité neuronale (co-transporteur membranaire) est moins exprimé qu'à l'âge adulte. Puisque nous étudions cet élément comme étant une des modifications post-lésionnelles, il est nécessaire d'avoir des rats adultes d'au moins 10 semaines pour tester nos différents composés et avoir une maturation complète du système nerveux central.

4 500 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, la plupart tuées pour analyse du cœur et des organes, une partie gardée pour entretenir l'élevage. Elles subissent une biopsie de la queue ou de l'oreille, des injections, et pour certaines des échocardiographies sous anesthésie de quinze minutes. Le porteur indique que certains animaux portent un phénotype dommageable provoquant une atteinte cardiaque et une mort spontanée, et prévoit 60 souris par groupe au lieu de 40 pour absorber cette mortalité. Il qualifie le modèle animal d'"incontournable" et de "préalable indispensable" pour valider des traitements de la myocardite, tout en précisant que les produits testés sont des références du commerce dont l'efficacité a déjà été confirmée sur cellules.

Objectifs

Notre projet a pour but de comprendre le rôle de l'inflammation dans la myocardite, pathologie cardiaque aigüe et sévère. Pour cela, nous utiliserons un modèle de souris présentant spontanément une myocardite. Nous étudierons la fonction cardiaque ainsi que la présence de cellules immunitaire dans le coeur afin d’identifier les acteurs clés responsables de l’aggravation de la maladie. Ce projet permettra de mieux comprendre les mécanismes de cette myocardite, et d’identifier de potentielles pistes thérapeutiques pour cette pathologie qui présente chez l’homme une évolution rapide et souvent grave, avec un taux de mortalité pouvant atteindre 30 à 50%.

Bénéfices attendus

Ce projet va permettre de développer une stratégie thérapeutique innovante visant à limiter les dommages tissulaires résultant de l'action des cellules immunitaires au cours d'une myocardite. Le développement d'un traitement de la phase aiguë de la myocardite présente de nombreux avantages potentiels, permettant d’améliorer la qualité de vie des patients, réduire les coûts de santé et diminuer la morbidité.

Procédures

Les animaux vont subir la une biopsie de queue ou d'oreille. Une partie des animaux va subir une injection d'une durée maximale de 30 seconde. Une partie des animaux va subir une ou plusieurs échocardiographie non-invasive et indolore qui sera réalisée sous anesthésie générale pour une durée maximale de 15 minutes.

Impact sur les animaux

Effets indésirables liés à l’expérimentation : inconfort lié à la préhension et contention des animaux, stress lié à l'anesthésie. Potentielle douleur légère et de courte durée lors de l'injection et lors de la biopsie de queue ou d'oreille. Certains animaux présentent un phénotype dommageable associé à une atteinte cardiaque provoquant une mort spontannée.

Devenir

Les animaux issus de l'élevage seront utilisés pour contribuer au maintien de l'élevage ou pour constituer les groupes expérimentaux s'ils sont d'un génotype d'intérêt, ils seront mis à mort sinon. Les animaux constituant les groupes expérimentaux seront mis à mort pour réaliser des analyses histologiques ou d'inflammation dans le coeur et les organes.

Remplacement

L'étude expérimentale sur des animaux est une étape incontournable pour comprendre les mécanismes intervenant dans le développement de la myocardite. En effet, ces phénomènes complexes impliquent plusieurs organes et de nombreux types cellulaires, ce que les modèles in vitro ne peuvent reproduire. Nous cherchons à comprendre dans ce modèle animal, les diverses interactions cellulaires et tissulaires qui se produisent lors d'une myocardite. Ces modèles précliniques de souris sont également un préalable indispensable pour valider les stratégies thérapeutiques avant leur application chez les patients atteints d'une myocardite. Les produits utilisés sont des références disponibles dans le commerce et dont l'efficacité a déjà été confirmée in vitro sur des cellules.

Réduction

Le nombre d’animaux nécessaires à la réalisation de ce projet a été calculé au plus juste. En utilisant des calculs de puissance pour déterminer la taille minimale suffisante des groupes expérimentaux, nous obtenons une taille d’échantillon de 17 souris par groupe. En tenant compte des aléas inhérents au modèle animal, et en distinguant mâles et femelles, nous estimons une taille de groupe à 40 animaux sans phénotype dommageable et 60 pour les animaux présentant le phénotype dommageable, afin d’inclure la mortalité associée au modèle. Les résultats seront analysés à l'aide des tests statistiques adaptés. Pour réduire le nombre d’animaux, nous analyserons plusieurs paramètres sur le même animal.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en cages enrichies dans l’animalerie où les conditions d'hébergement et d'élevage sont standardisées et contrôlées durant toute la vie des souris. Lors des procédures expérimentales, la souffrance animale sera réduite au maximum par l'utilisation de protocoles d’anesthésie et d’analgésie adaptées et l’établissement de points limites stricts et adaptés aux procédures. Les animaux feront l’objet d’une surveillance régulière par le personnel technique qualifié de l’animalerie ainsi que les expérimentateurs pour repérer l’éventuelle apparition de signes cliniques de souffrance ou de mal-être. Les grilles de score de suivi des points limites seront remplies sous contrôle de la personne responsable de la mise en oeuvre du projet.

Choix des espèces

La souris est le modèle de choix pour l'étude des maladies cardiovasculaires. De plus, c’est le seul modèle dans lequel ont été générées les lignées mutantes que nous souhaitons étudier. Nous utiliserons des souris âgées de 3 semaines environ au moment de l'identification Cet âge correspond à l'âge à partir duquel il faut sevrer les animaux. Nous utiliserons ensuite les animaux adultes, âgés de 9 à 32 semaines pour les expérimentations. A ces âges, le système cardio-vasculaire est arrivé à maturité mais n'est pas encore senescent.

Choisis parce que le rat se concentre mieux sur une tâche que la souris et se montre "très gourmand", 30 rats sont équipés d'électrodes implantées dans quatre régions du cerveau. Le niveau de souffrance déclaré est modéré. La chirurgie avec ouverture du crâne dure quatre heures, suivie de deux périodes de dix jours de restriction alimentaire et d'isolement, pendant lesquelles l'activité cérébrale est enregistrée en continu. Le porteur écrit que la prise en charge de la douleur est optimisée "pour que les animaux ne ressentent aucune douleur", et prévoit de tuer les 30 rats à la fin pour ouvrir leur cerveau et vérifier où les électrodes avaient été posées.

Objectifs

Ce projet vise à élucider les mécanismes neuronaux qui sous-tendent la mémoire de travail et sa sensibilité aux interférences, en s’appuyant sur des enregistrements électrophysiologiques multi-sites chez le rat. Il permettra de répondre aux questions suivantes : (1) Comment différentes régions cérébrales (hippocampe, cortex préfrontal, pariétal et rétrosplénial) coopèrent-elles pour a) maintenir à court terme des informations en mémoire, puis b) effacer celles-ci afin qu’elles n’interfèrent pas avec le stockage et rappel ultérieur de nouvelles informations ? (2) Quelles sont les signatures oscillatoires et les mécanismes synaptiques associés à ce stockage des informations en mémoire et à leur oubli ? (3) Ces signatures diffèrent-elles selon que la tâche impose un haut ou faible niveau d’interférence ?

Bénéfices attendus

Le projet proposé vise à caractériser les dynamiques synaptiques et neuronales impliquées dans la mémoire de travail et les processus d’oubli adaptatif chez le rat. En combinant des tâches comportementales bien contrôlées à des enregistrements électrophysiologiques multi-sites, ce travail permettra de documenter avec une résolution inégalée les interactions entre hippocampe, cortex pariétal, rétrosplénial et préfrontal dans la gestion flexible des traces mnésiques. À court terme, le projet apportera des données fondamentales sur les signatures oscillatoires et synaptiques liées à la gestion des interférences en mémoire de travail. Il permettra également de valider l’usage des sondes d'enregistrements multi-sites pour l’étude de fonctions cognitives complexes en contexte comportemental, renforçant la faisabilité technique de futures recherches multi-régions chez le rongeur. À long terme, ces résultats pourraient contribuer à l’élaboration de nouveaux modèles intégrés de la mémoire de travail, en rupture avec les approches cloisonnées classiques. Une meilleure compréhension de l’équilibre entre persistance et effacement des souvenirs pourrait éclairer certains déficits cognitifs observés dans des pathologies comme le vieillissement cérébral, le TDAH ou les troubles liés à un excès de rigidité cognitive (ex. autisme, troubles obsessionnels). Bien que ce projet ne soit pas directement translationnel, ses retombées théoriques pourraient guider des recherches ultérieures visant à identifier des biomarqueurs électrophysiologiques exploitables en clinique ou à développer de nouvelles stratégies de remédiation cognitive. D’un point de vue méthodologique, il contribuera aussi à renforcer les normes de raffinement en neurophysiologie in vivo, notamment via la réduction du stress expérimental grâce à une instrumentation légère, continue, et intégrée au comportement libre de l’animal.

Procédures

les animaux subissent une chirurgie invasive avec craniotomie (4 heures). Puis, ils subissent deux périodes de restriction alimentaire couplées à un isolement de leurs congénères (2 fois 10 jours) et seront enregistrés en continu pendant ces deux périodes.

Impact sur les animaux

Les principaux effets indésirables attendus dans ce projet sont liés aux procédures chirurgicales et aux protocoles comportementaux. En effet, les animaux peuvent souffrir de douleurs post-opératoires, qui sont minorées par les antalgiques. Les tests comportementaux peuvent provoquer un stress du fait de l’hébergement individuel.

Devenir

tous les animaux sont euthanasiés à la fin de la procédure afin de pouvoir prélever leur cerveau et confirmer les sites d’implantation des électrodes.

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative à l’expérimentation animale pour ce projet. En effet, ce projet combine étude du comportement chez le rat pendant des tâches d’apprentissage faisant intervenir des formes de mémoires distinctes et enregistrements simultanés de plusieurs aires cérébrales. Il est à ce jour impossible de mimer des apprentissages aussi complexes impliquant le traitement d’interférences en mémoire de travail dans aucun modèle vivant complexe tels que les organoïdes qui de plus ne sont pas encore assez aboutis pour reproduire les connexions entre les différentes aires corticales.

Réduction

Le nombre d’animaux sera réduit grâce à l’utilisation de tests statistiques appropriés qui permettent de prendre en compte à la fois les mesures répétées sur le même animal et les mesures effectuées entre les animaux. Ces tests puissants permettent d'inclure des animaux même en cas de données manquantes et de réduire le nombre d'animaux grâce aux mesures répétées. De plus, chaque animal sera enregistré en situation contrôle (avant apprentissage) et de test (après apprentissage) afin de pairer les résultats ce qui les rend plus puissants.

Raffinement

Le haut niveau de complexité des chirurgies effectuées sur ces animaux permet de générer un grand nombre de données par animal et de maintenir une haute qualité d’enregistrement pendant plusieurs jours consécutifs. Dans ce projet, les enregistrements électrophysiologiques seront combinés à des tâches comportementales complexes qui ont été largement validées dans notre équipe ce qui permettra de réduire le nombre d’animaux. Dans la grande majorité des études, les animaux implantés sont isolés pour protéger les implants. Or, l’isolement représente un stress majeur pour les rats. Nos étapes d’habituation et d’isolement ont donc été raffinées afin de limiter le stress des animaux, et ceci nous permet de maintenir les animaux au minimum par deux. Dans cette étude, les rats seront ainsi équipés d’un chapeau de protection en plastique solide afin de protéger les implants et de permettre de maintenir les animaux en groupe lorsqu’ils ne sont pas cablés. Enfin, la prise en charge de la douleur pendant la chirurgie et en post-chirurgie est optimisée pour que les animaux ne ressentent aucune douleur et une habituation lente et progressive est effectuée afin de réduire au maximum le stress de l’animal. Une grille de score est utilisée pendant les 5 jours post-opératoires afin d’avoir une mesure objective de la récupération de l’animal. Des points limites clairs et objectifs ont été définis afin de limiter au maximum toute souffrance.

Choix des espèces

Ce projet requiert l’utilisation de rats du fait du haut niveau de dextérité et de complexité cognitive attendus. Il n’existe pas de méthode alternative pour étudier un phénomène physiologique aussi complexe que la synchronisation des oscillations cérébrales et activités neuronales sur les réponses synaptiques. Les rats possèdent des rythmes cérébraux oscillatoires très similaires à ceux de l’homme. D’autre part, le rat possède les capacités cognitives et les facultés de se concentrer sur une tâche qui ne sont pas aussi développées chez la souris par exemple. Ils sont aussi très gourmands, ce qui permet d’effectuer l’étude sans une restriction alimentaire très poussée une fois qu’ils sont habitués à récupérer leurs récompenses alimentaires (en fin d’habituation, les rats sont souvent motivés à rechercher les récompenses alimentaires en étant seulement à -10 voire -5% de leur poids initial). Les animaux seront des jeunes adultes suivant ce protocole : arrivée à 8 semaines, chirurgie et post-chirurgie de 0 à 12 semaines, enregistrements et comportement des semaines 12 à 17. Ce projet vise à étudier le comportement et l’activité cérébrale associée chez des animaux adultes non âgés.

94 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue pour prélèvement du cerveau, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun subit d'abord une chirurgie crânienne de 80 minutes, puis 31 séances d'auto-administration d'héroïne, onze de deux heures et vingt d'une à six heures selon le groupe, couplées à des injections de substances directement dans le cerveau par un dispositif implanté. Le porteur signale une possible stagnation du poids liée au cumul de la chirurgie, des injections ciblées et des séances prolongées. Le bénéfice qu'il avance, faire de cette protéine une "cible thérapeutique prometteuse" contre la rechute chez les personnes dépendantes aux opioïdes, reste une perspective, quand la dépendance à l'héroïne provoquée chez ces 94 rats est le point de départ du protocole.

Objectifs

Dans une étude en cours de publication, nous avons observé que certains rats, qui développent un comportement de consommation compulsive d’héroïne, présentent une baisse du niveau d’expression d’une certaine protéine dans une région précise du cerveau. En revanche, les rats qui ne deviennent pas dépendants ne montrent pas cette diminution. Pour mieux comprendre le rôle de cette protéine dans l'apparition du comportement addictif, nous prévoyons de bloquer sa production spécifiquement dans cette zone du cerveau. Cela nous permettra de voir si cette protéine joue un rôle clé dans la consommation excessive d’héroïne.

Bénéfices attendus

Cette caractérisation permettra de faire de cette protéine une cible thérapeutique prometteuse pour diminuer le risque de rechute chez les patients dépendants aux opioïdes.

Procédures

Chaque animal participe à un parcours expérimental structuré en différentes étapes :chirurgie (80 min) puis, après récupération, séances de comportement (11 séances de 2 h suivies de 20 séances d’1 h ou de 6 h selon le groupe) couplées à l’injection intracérébrale de substances via un dispositif implanté (3 injections ou 6 injection selon les groupes).

Impact sur les animaux

• Après chirurgie : douleur légère à modérée et gêne transitoire, prévenues et traitées par une prise en charge antalgique et des soins adaptés. • Pendant les séances de comportement : fatigue transitoire possible chez certains animaux très actifs ; surveillance du poids et de l’état général tout au long du projet. • Effets cumulés : la combinaison d’une chirurgie, d’injections ciblées et de séances prolongées peut entraîner une stagnation temporaire du poids chez quelques animaux. Des points limites sont définis et déclenchent, si besoin, une sortie anticipée de l’animal du protocole.

Devenir

A l'issue des 2 procédures, les animaux sont mis à mort pour prélèvement des cerveaux.

Remplacement

Ce projet ayant pour but d’étudier le rôle fonctionnel d’une protéine sur le comportement d’auto-administration de drogue, aucune méthode alternative n'existe. Il s'agit en effet d'étudier le comportement spontané et volontaire des animaux après apprentissage, ce qui ne peut être réalisé sur des modèles alternatifs (approches in silico, in vitro ou ex vivo).

Réduction

La taille des groupes est fondée sur des données antérieures afin d’obtenir une puissance statistique suffisante tout en limitant le nombre d’animaux. Les comparaisons prévues utilisent des méthodes statistiques appropriées ; les analyses intermédiaires permettront, si nécessaire, d’ajuster les effectifs pour éviter toute inclusion non indispensable.

Raffinement

•Anesthésie/analgésie adaptées à chaque étape ; soins oculaires, maintien de la température •Chirurgie stérile réalisée par du personnel formé ; surveillance rapprochée pendant l’anesthésie et au réveil. •Hébergement enrichi, habituation à la manipulation, et points limites prédéfinis (poids, aspect, comportement) déclenchant une prise en charge ou une sortie anticipée. •Utilisation de dispositifs implantés pour limiter les manipulations répétées et garantir des injections ciblées courtes.

Choix des espèces

L’investigation d’une pathologie telle que l’addiction nécessite d’étudier une espèce animale phylogénétiquement voisine de l’être humain pour pouvoir reproduire la maladie. Le rat est un modèle de référence dans le domaine des addictions. Il possède une organisation anatomique et structurelle du cerveau comparable à celle de l’Homme. De plus, il est idéal pour les études comportementales. Le rat est capable d’apprendre des tâches complexes et peut réaliser des comportements élaborés. Les animaux testés seront de jeunes adultes. Ils arriveront au laboratoire à l’âge de 6 semaines environ et ne seront pas testés avant leur 7ème semaine, ce qui correspond à une phase où ils sont sexuellement mâtures. Il est important que nous réalisions ces expériences chez l’animal adulte pour pouvoir éviter le facteur confondant de l’âge sur les facteurs comportementaux mesurés. En effet, l’âge peut influencer de manière significative l’état émotionnel et le comportement de l’animal, un animal vieux pourra ainsi présenter un déclin cognitif ou une diminution de l’exploration par exemple. De même un rat adolescent pourra présenter un comportement différent de l’adulte (exploration plus importante, une prise de risque et une recherche de la nouveauté plus importantes).