Depuis 2021, les États membres de l’Union européenne doivent publier sous un format standardisé les résumés non techniques (RNT) des projets d’expérimentation animale autorisés sur leur territoire.
Le système européen ALURES, qui recense ces RNT, est exclusivement en anglais et manque cruellement d’ergonomie (un nouvel outil proposé depuis 2026 résoud partiellement ce problème). L’OXA regroupe donc régulièrement ici les RNT français pour en faciliter l’exploration et la compréhension d’ensemble.
Le contenu des résumés non techniques est rédigé à des fins de communication par les établissements d’expérimentation animale. Ces résumés sont donc soumis, au minimum, au biais de désirabilité sociale, qui peut avoir pour conséquence de mettre en avant de manière détaillée les bénéfices attendus et de limiter les détails et la description des contraintes imposées aux animaux. Par ailleurs, n’étant pas sourcées ni soumises à une relecture par les pairs, les affirmations contenues dans les RNT sur des sujets scientifiques n’ont aucune valeur de preuve, mais fournissent des indications sur le cadre théorique dans lequel les établissements travaillent.
NB. La sélection d’une période temporelle, plutôt que d’une simple date, sera disponible dès que l’extension de filtrage utilisée le permettra.
Documents
Niveau de souffrances
Dernières données ajoutées : projets autorisés en janvier 2026 (02/02/2026)
Métacognition temporelle chez les rats
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
Objectifs
La perception du temps est essentielle pour planifier et coordonner de manière optimale ses actions et donc adopter un comportement pertinent. Ce projet visera à identifier et étudier les réseaux neuronaux responsables de la planification et du contrôle temporel des actions chez le rat. Sur la base de données récentes, nous faisons l’hypothèse d’un réseau neuronal de trois structures cérébrales qui va requérir, dans un premier temps, une prise d’information temporelle qui sera ensuite évaluée en tant qu’erreur et permettra l’ajustement de la production temporelle. Grâce à l’enregistrement des neurones de ces structures lors d’une tâche comportementale temporelle, nous chercherons à caractériser la signature neuronale d’un tel comportement et des erreurs faites.
Bénéfices attendus
Ce projet apportera une information précieuse sur les réseaux neuronaux impliqués dans la planification et le contrôle temporel des actions. De plus ce projet s’articule dans une recherche transversale plus vaste menée par notre équipe, qui permettra de transposer les résultats obtenus chez le rat, chez l’homme et nous permettra, grâce aux enregistrements neuronaux précis, de guider nos investigations chez l’homme. Outre son intérêt en recherche fondamentale, ce projet devrait aussi fournir des indications précieuses en recherche translationnelle. En effet, chez les personnes avec troubles du spectre autistique (TSA), on observe un déficit d’évaluation des performances temporelles sans altération de la production temporelle. Notre connaissance de ces mécanismes d’évaluation nous permettra ainsi de mieux comprendre les TSA.
Procédures
Dans ce projet, tous les rats seront entraînés à réaliser une tâche comportementale qui nécessite un apport de nourriture contrôlé (4 mois) à raison d’une séance d’une heure par jour au moins 5 jours sur 7 puis subiront une intervention chirurgicale sous anesthésie générale (durée environ 1h30) pour implanter des électrodes dans deux régions d’intérêt. Après une semaine de récupération, ils seront ré-entrainés à la même tâche comportementale (2 semaines) puis enregistrés pendant la réalisation de cette dernière (un mois).
Impact sur les animaux
La tâche comportementale n’est pas stressante en soi, mais nécessite que l’animal ait une certaine motivation pour explorer l’environnement et chercher le renforcement positif (récompense alimentaire). Pour être au plus près du comportement naturel et favoriser la motivation, nous procéderons à une alimentation contrôlée, en donnant la nourriture immédiatement après la séance comportementale en quantité suffisante de façon à ce qu’il n’y ait pas de reste de nourriture le lendemain, mais que l’animal ait une légère sensation de faim garantissant la motivation des animaux à obtenir une récompense alimentaire. Cependant, pour amorcer leur motivation à effectuer la tâche, les animaux seront restreints dans les premiers jours de la tâche comportementales de façon à les maintenir autour de 90% de leur poids. Le poids de l’animal est vérifié quotidiennement juste avant la tâche (donc au moment le plus éloigné de la dernière ration) et la quantité de nourriture est ajustée si le poids descend en dessous de 90% deux jours consécutifs. La nourriture sera ensuite progressivement augmentée de manière à ce que les rats réatteignent leur poids de forme théorique. Cette restriction temporaire est en partie compensée par la nourriture obtenue au cours de la tâche comportementale et impacte très peu leur bien-être. Un autre point de vigilance concerne la chirurgie. La chirurgie d’implantation des électrodes est faite sous antalgique et anesthésie générale, mais présente un risque de diminution du bien-être animal dans les moments/jours qui suivent la chirurgie (inconfort, fatigue et parfois douleur).
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure (pour analyse des cerveaux).
Remplacement
Ce projet de recherche fondamentale s’inscrit dans le champ des Neurosciences comportementales. En effet, l’évaluation comportementale et neurobiologique de la planification temporelle d’actions nécessite l’utilisation d’organismes entiers et vivants. L'utilisation d'animaux dans ce projet est nécessaire car nous ne pouvons pas déterminer les codes neuronaux sous-tendant le comportement sans faire appel à l’implantation d’électrodes qui ne peut se faire chez des sujets humains. De plus, les espèces d'invertébrés n'ont pas la capacité pour les comportements décisionnels étudiés dans ce projet et, à l'heure actuelle, ces comportements n'ont été démontrés que chez les mammifères et les oiseaux. De même, l’approche neurocomputationelle faisant appel à la modélisation est utile, mais complémentaire des approches invasives in vivo permettant de vérifier la véracité des modèles prédictifs. Dans ce contexte il demeure nécessaire d’avoir recours à l’expérimentation animale.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisés sera minimisé autant que possible grâce à l’étude de plusieurs paramètres chez le même animal. Nous avons calculé le nombre de rats minimal par groupe pour obtenir des résultats significatifs et exploitables, en tenant compte de la perte de certains animaux (comportement temporel instable, perte à la chirurgie, mauvaise localisation des électrodes). Pour l’ensemble des données, une analyse statistique consistant pour l’essentiel à une analyse de la variance sera effectuée.
Raffinement
Après quelques jours d’acclimatation à leur arrivée dans l’animalerie, les rats sont manipulés et pesés quotidiennement au moins une semaine avant le début de l’entraînement à la tâche comportementale, afin de les habituer à l’expérimentateur et de laisser les rats s’habituer à la quantité contrôlée de nourriture. Pour la procédure chirurgicale, des protocoles appropriés d’analgésie et d’anesthésie seront appliqués. Le suivi postopératoire sera effectué quotidiennement par l’expérimentateur ou les zootechniciens pour s’assurer de la récupération complète des rats. Des points limites associés à des actions sont identifiés pour le cas où les mesures de prises en charge de la douleur et de l’inconfort pouvant résulter de l’étape chirurgicale ne seraient pas suffisantes. Une grille de score (fournie en annexe) sera utilisée pour évaluer la douleur et l’inconfort des animaux notamment pendant le suivi post-opératoire. Concernant la mise à mort, nous utilisons une overdose d’euthanasiant et vérifions que les réflexes sont abolis avant de procéder au prélèvement du cerveau. Nous avons aussi optimisé les équipements comportementaux pour permettre aux animaux porteurs d’implants cérébraux de se mouvoir avec le maximum de confort (mangeoire de haute taille). De plus nous avons dessiné et imprimé à l’imprimante 3D des supports d’implants cérébraux améliorant là aussi le confort des animaux en réduisant les possibilités d’accroches dans l’environnement de test. L’enrichissement des rats implantés est aussi modifiée (maison en carton à la place des tunnels de plastique) pour empêcher les rats de se faire mal en se coinçant l’implant. Nous réduirons au maximum les techniques douloureuses ou stressantes. Chaque animal sera suivi tout au long de l’expérience afin de détecter tout indicateur de souffrance et déterminer si besoin l’arrêt de l’expérimentation en accord avec le SBEA (Structure chargée du Bien Etre des Animaux) et les conseils vétérinaires.
Choix des espèces
D’une façon générale, les rongeurs sont un bon modèle d’étude des circuits neuronaux des processus cognitifs, largement conservés le long du phylum. De plus, de nombreuses épreuves comportementales spécifiques permettent de modéliser chez le rongeur des aptitudes cognitives complexes. Les rats ont été sélectionnés pour ce projet car la littérature sur l’apprentissage temporel, dont nos propres publications, est majoritairement basée sur des études chez le rat, fournissant une base de connaissances solide. Les analyses anatomiques et fonctionnelles dans ces expériences s'appuient sur une richesse de connaissances sur la structure anatomique et la neurochimie du rat. Par ailleurs, le rat est généralement considéré comme ayant des capacités cognitives plus évoluées que la souris et la taille supérieure du rat nous permet de réaliser des interventions plus spécifiques au niveau central. Ce modèle animal est donc le plus approprié à la fois pour les études comportementales et neurobiologiques. Nous utilisons pour ce projet de jeunes adultes âgés de trois mois environ au début des expériences. Des rats jeunes adultes (~3 mois) seront utilisés pour s’assurer que le cortex préfrontal et sa connectivité soient matures dès le début de l’apprentissage de la tâche comportementale.
NeuroPerroquet : Développement de protocoles d’IRM fonctionnelle pour explorer la cognition des perroquets.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
Notre projet est un projet de recherche fondamentale visant à étudier et comprendre l’évolution de l’intelligence chez les vertébrés, et plus précisément chez les oiseaux. Notre but est de comprendre comment des cerveaux à l’anatomie très différente peuvent produire des comportements similaires. Le conure à joues vertes est une espèce de perroquet capable de réaliser des comportements complexes, bien que son cerveau soit organisé de façon très différente des mammifères. Néanmoins, un point commun dans l’organisation du cerveau des perroquets et des primates est la taille très importante de leur pallium, la partie du cerveau qui est le siège de la cognition chez les oiseaux et les mammifères. Pour autant, l’organisation du pallium et le rôle de ses différentes régions dans les fonctions cognitives de haut niveau demeurent peu connus chez les perroquets. L’objectif de notre étude est de développer des protocoles d’imagerie d’IRM fonctionnelle chez des perroquets vigiles afin de décrypter le rôle de ces régions dans les fonctions cognitives de haut niveau, jusqu’ici explorés uniquement chez les primates. Pour amorcer cette investigation, nous créerons des protocoles d’IRM fonctionnelle permettant de visualiser activité cérébrale: (i) chez des perroquets éveillés observant, pendant qu’ils seront dans l’IRM, des vidéos de congénères réalisant des tâches complexes et (ii) chez des perroquets éveillés impliqués dans une tâche comportementale.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de développer un nouvel ensemble méthodologique appliqué à un modèle aviaire, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de l’origine des capacités cognitives chez les oiseaux. L’utilisation du conure comme modèle offrira une opportunité pour l’étude des fonctions mentales avancées. Par ailleurs, les données obtenues pourront être comparées à celles d’autres espèces, ce qui contribuera à enrichir nos connaissances sur les mécanismes cognitifs et leurs bases neurobiologiques.
Procédures
Les conures réaliseront des tâches comportementales, visant à associer un stimulus visuel à une action directement dans l’IRM (par exemple appuyer sur un levier ou un capteur avec le bec). Les séances seront introduites de façon progressives et basées sur le renforcement positif, afin de favoriser la coopération volontaire des animaux lors des sessions d’imagerie. Les conures ainsi entrainés auront des séances d’imagerie. Avant ces sessions, les oiseaux suivront un programme d’habituation progressive à l’environnement d’imagerie, incluant la contention et l’exposition graduelle aux sons du scanner. Cet entraînement quotidien, sur 1 à 2 mois, vise à permettre aux animaux de rester calmes et immobiles lors des séances (maximum quatre) ultérieures d’imagerie en condition éveillée, qui dureront environ 30 min. Bien que les séances d’imagerie soient réalisées sur des animaux vigiles, il est indispensable d’optimiser au préalable les séquences d’imagerie afin de réduire au maximum le temps passé par les oiseaux dans l’IRM et assurer la fiabilité de ces séances. Cette étape d’optimisation ne concerne que quelques animaux qui doivent être parfaitement immobiles pendant une période prolongée et le recours à des agents chimiques immobilisants est nécessaire. Les séquences finales permettront de visualiser l’activité cérébrale des perroquets de manière efficace et stable.
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues sont : - Un stress lié à la contention nécessaire aux sessions d’IRM, ce risque est limité par une phase d’habituation progressive, mise en place spécifiquement pour réduire au maximum ce stress. Cette étape, d’une durée de 1 à 2 mois, permet une familiarisation graduelle avec le matériel, la contention du corps et de la tête, ainsi qu’avec les sons du scanner. - Un bref stress lié au très cours temps de transport - Une douleur brève liée à l’injection de l’agent chimique immobilisant pour les quelques animaux qui seront utilisés pour optimiser les séquences IRM.
Devenir
Les animaux utilisés dans ce projet ne seront soumis qu’à des procédures classées comme légères et resteront en bonne santé. À l’issue du projet, elles pourront être réutilisées dans d’autres études comportementales ou d’imagerie cérébrale menées au sein du même établissement et en collaboration avec d’autre institut, ce qui contribue à réduire le nombre total d’animaux utilisés.
Remplacement
Les objectifs du projet nécessitent d’étudier directement le fonctionnement cérébral d’animaux éveillés et engagés dans des tâches cognitives, afin de comprendre les mécanismes neuronaux impliqués dans les fonctions cognitives de haut niveau. Ces investigations ne peuvent être remplacées par des approches in vitro ou in silico, car elles requièrent l’observation en temps réel des réponses cérébrales à des stimulations sensorielles et comportementales dans un cerveau intact et fonctionnel. L’utilisation d’oiseaux est pertinente, car certaines espèces, notamment les perroquets, présentent des capacités cognitives avancées comparables à celles des primates (résolution de problèmes, utilisation d’outils, imitation, …). Ces espèces permettent ainsi d’étudier les mécanismes cérébraux à l’origine de ces compétences dans un cerveau ayant évolué de manière indépendante, offrant un modèle unique pour découvrir le facteur nécessaire à l’apparition de la cognition de haut-niveau.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisés a été déterminé de manière à être le plus faible possible, tout en garantissant la validité statistique et scientifique des données obtenues. Le pourcentage de réussite de l’entrainement des animaux à rester immobiles dans l’IRM n’étant pas de 100%, nous avons prévu un roulement des sessions afin de préserver le bien-être des oiseaux et de limiter le stress. Chaque animal sera scanné au maximum quatre fois, avec un intervalle d’au moins deux semaines entre deux sessions, permettant une récupération complète. Sur cette base, environ 50 conures à joues vertes seront nécessaires pour atteindre les objectifs expérimentaux, tout en optimisant l’utilisation de chaque individu et en réduisant au minimum le nombre total d’animaux impliqués.
Raffinement
Dès la réception des animaux, leur bien-être sera particulièrement observé par des zootechniciens compétents. Une communication entre le personnel de zootechnie et les expérimentateurs permettra un suivi adéquat des animaux. Afin de réduire au maximum le stress lié à l’habituation, plusieurs mesures de raffinement sont mises en place. L’apprentissage sera réalisé de manière strictement progressive, en commençant par des séances très courtes et en n’augmentant la durée qu’une fois que l’animal montre des signes clairs de tolérance (exploration active, absence d’agitation, posture détendue). Les récompenses alimentaires sont utilisées pour favoriser la coopération et associer positivement le dispositif d’habituation. Durant l’IRM, la température corporelle est contrôlée par un tapis chauffant maintenant une température physiologique stable. La fréquence respiratoire est contrôlée par un système de monitoring. L’IRM est non invasive et ne devrait pas entraîner de douleur chez les animaux ; en cas de signe de douleur ou de détresse, des analgésiques appropriés seront administrés. Pour la mise au point des nouvelles séquences, un très petit nombre de perroquets sera examiné sous anesthésie afin d’assurer leur confort et leur immobilité. Une grille d’évaluation (points limites) sera utilisée pour surveiller l’état des animaux pendant les expériences, en tenant compte de signes visibles de gêne ou de malaise, tels qu’une difficulté à se percher, à maintenir une posture normale, une diminution de l’appétit, des comportements inhabituels ou des plumes arrachées. La présence de lésions visibles sera également surveillée. Si un animal présente des signes de malaise l’expérience sera interrompue, son état général évalué, et les interventions nécessaires seront réalisées selon les recommandations vétérinaires.
Choix des espèces
Les conures à joues vertes combinent des capacités cognitives avancées avec une taille corporelle adaptée aux contraintes techniques de l’IRM, permettant ainsi la mise en place de protocoles d’imagerie fonctionnelle chez des animaux éveillés. L’étude portera sur des adultes âgés de 15 à 20 mois, un stade où le cerveau est pleinement développé et le répertoire comportemental est mature, garantissant l’observation de comportements cognitifs complexes. Ces caractéristiques rendent ces animaux les plus appropriés pour atteindre les objectifs du projet.
Analyse de l’effet preventif et curatif du vieillissement par des extraits de plantes sur la mémoire et la cognition
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
Ce projet vise à évaluer les effets du traitement par un extrait végétal connu pour ses propriétés neuroprotectrices, sur la mémoire, la cognition et le bien-être général chez des souris âgées. Cet extrait végétal a aussi un effet bénéfique sur les sujets avec maladie d’Alzheimer. L’hypothèse centrale est que cet extrait végétal, administré par voie orale, pourrait prévenir ou atténuer les effets du vieillissement cérébral non pathologique. Ceci pourrait à long terme contribuer à la validation scientifique de substances d’origine naturelle comme options thérapeutiques ou complémentaires dans la prévention ou la prise en charge des troubles cognitifs.
Bénéfices attendus
Le vieillissement cérébral entraîne souvent un déclin progressif des fonctions cognitives (mémoire, attention, apprentissage) ainsi que des troubles de l’humeur et de la motivation. Les options pour prévenir ce déclin lié à l’âge restent limitées. Ce projet vise à tester les effets d’un extrait végétal, utilisé dans certaines maladies neurologiques, sur la cognition et le bien-être de souris âgées. Les tests comportementaux évalueront la mémoire, la reconnaissance d’objets, la motivation, l’exploration et la qualité des nids, offrant une vue d’ensemble de l’impact du traitement. Si les résultats sont positifs, cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles stratégies préventives chez l’humain, d’autant que cet extrait végétal présente un bon profil de tolérance. Le projet aidera aussi à identifier des biomarqueurs du vieillissement cérébral, utiles pour suivre de futures interventions.
Procédures
Les animaux seront soumis à six tests comportementaux simples, sans douleur, afin de mesurer leur mémoire, activité locomotrice, anxiété, dépression. Chaque test sera effectué une seule fois. La durée de ces tests varie entre 6 minutes et 20 minutes pour chaque souris. Une légère nuisance est engendrée lors de la contention pour l’injection de la surdose anesthésique qui dûre 3-5 secondes.
Impact sur les animaux
Les études précédentes n’ont mis en évidence aucun effet secondaire majeur ni indésirable sur les animaux. Toutefois, une légère nuisance peut être engendrée lors de la contention nécessaire pour l’injection de la surdose anesthésique. De plus, certains tests comportementaux, tels que ceux visant à évaluer des états de type anxieux ou dépressif, peuvent induire un niveau de contrainte ou de stress léger et transitoire pour les animaux. L’ensemble de ces nuisances est considéré comme léger et de courte durée, sans conséquence durable sur le bien-être animal.
Devenir
Mise à mort: La mise à mort des animaux est justifiée par la nécessité de poursuivre les analyses histologiques, biochimiques et moléculaires permettant de comprendre les effets des extraits végétaux sur le vieillissement cérébral et les fonctions cognitives. Ces investigations exigent le prélèvement de tissus cérébraux intacts, fixés ou frais, non compatibles avec la survie des animaux. L’analyse fine des structures neuronales, vasculaires et gliales, ainsi que l’évaluation des marqueurs de vieillissement cellulaire, requièrent donc la mise à mort des souris en fin d’expérimentation afin d’obtenir des échantillons de qualité et de répondre aux objectifs scientifiques du projet.
Remplacement
Le remplacement des souris par d'autres modèles (in silico, in vitro, organoïdes, etc.) n'est pas envisageable dans le cadre de cette étude, car celle-ci vise à évaluer les effets d’un traitement oral par l'extrait végétal sur des fonctions complexes telles que la cognition, la mémoire, la motivation ou encore le bien-être général dans un contexte de vieillissement. Ces dimensions reposent sur des interactions dynamiques entre plusieurs systèmes (nerveux, immunitaire, endocrinien, digestif…) qu’aucun modèle alternatif ne peut actuellement reproduire de manière intégrée.
Réduction
Pour utiliser le plus petit nombre d’animaux nécessaire pour obtenir des résultats statistiquement significatifs nous faisons les actions suivantes : 1. Calcul rigoureux de la taille d’échantillon : nous utilisons de logiciels de puissance statistique pour déterminer le nombre minimal de souris requis. 2. Mesures comportementales multiples : nous utilisons plusieurs tests cognitifs chez les mêmes individus pour maximiser les données par animal. 3. Utilisation de groupes contrôles minimum: nous utilisons seulement un groupe contrôle (boisson saline seulement) sans utiliser un groupe sans traitement car ceci est scientifiquement valable. 4. Analyse longitudinale : nous suivons les mêmes animaux à différents temps pour limiter le nombre total requis.
Raffinement
Pour améliorer les conditions de vie et réduire la souffrance des animaux, nous mettons en oeuvre les actions suivantes : 1. Surveillance rigoureuse : suivi clinique durant les deux premières semaines de traitement, puis bi-hebdomadaire, avec pesée hebdomadaire. Surveillance quotidienne assurée par l’équipe zootechnie suivant la grille d’observation (pelage, réactivité, etc) tout au long du traitement. 2. Traitement non invasif : Administration de l'extrait végétal via l’eau de boisson pour limiter le stress lié aux manipulations. Aucun geste invasif n’aura lieu durant ce projet. 3. Tests comportementaux non invasifs : Tous les tests choisis sont conçus pour être faiblement stressants, réalisés à luminosité faible et après acclimatation. Si besoin nous pourrons ajouter du matériel de nidification, d’abris (tunnels, igloos, cabanes), et d’objets à manipuler ou explorer (rouleaux en carton, plateformes, etc.). Ces enrichissements permettent de stimuler les comportements naturels (construction de nids, exploration, interaction sociale), de réduire le stress et d’améliorer les conditions de vie en captivité.
Choix des espèces
L’utilisation de souris dans cette étude est scientifiquement justifiée par les données existantes sur l'extrait végétal , déjà testé chez les rongeurs (souris et rats), avec des effets neuroprotecteurs documentés. Le choix des souris, bien caractérisées pour les études de vieillissement cognitif, permet une évaluation précise des effets du traitement sur la mémoire et le comportement. Les souris présentent également l’avantage d’une variabilité génétique réduite, d’une compatibilité optimale avec les tests comportementaux utilisés, et d’un accès à des outils analytiques validés. L’administration de l'extrait végétal par l’eau de boisson est non invasive, respectant ainsi les principes éthiques de réduction de la souffrance animale. De plus, ce produit est disponible commercialement et sa sécurité a été démontrée chez l’humain, renforçant la pertinence translationnelle du modèle murin dans un contexte de prévention ou d’atténuation du déclin cognitif lié à l’âge. Ce modèle constitue donc une étape essentielle avant une application clinique. Nous utilisons des souris âgées de 12 mois, qui présentent déjà certains signes de vieillissement cérébral tout en étant encore suffisamment jeunes pour permettre un traitement de longue durée.
Étude électrophysiologique et optogénétique chez le singe, des bases neuronales contrôlant le mouvement et la cognition
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
Ce projet cherche à mieux comprendre comment certaines zones profondes de notre cerveau nous permettent de contrôler nos mouvements et de prendre des décisions. Pour comprendre leur rôle exact, nous réaliserons des enregistrements et des stimulations au niveau du cerveau chez le singe macaque, dont le cerveau est très proche du nôtre. L’objectif sera de corréler ces enregistrements et stimulations avec le comportement de l'animal afin de comprendre le lien de cause à effet entre l'activité des neurones des zones étudiées et les actions. Mieux comprendre le fonctionnement normal de ces circuits est une étape essentielle avant de pouvoir comprendre ce qui ne va pas dans certaines maladies neurologiques.
Bénéfices attendus
Ce projet apportera surtout des connaissances nouvelles et fondamentales sur le fonctionnement normal de notre cerveau. À court terme il pourrait permettre d’avoir une image beaucoup plus précise du rôle exact joué par une zone spécifique du cerveau dans le contrôle de nos actions et décisions. Il pourrait ainsi être possible de dire comment ces zones spécifiques contribuent à préparer, choisir, démarrer ou exécuter un mouvement. Obtenir ces informations détaillées chez le singe est très important car son cerveau ressemble beaucoup au nôtre et pourrait donc fournir des données cruciales pour l’identification des dysfonctionnements observés dans certaines pathologiques neurologiques. En effet, à plus long terme ce projet contribuera à obtenir une meilleure compréhension de la manière dont ces circuits fonctionnent normalement, ceci constituera la première étape indispensable pour ensuite comprendre pourquoi ils dysfonctionnent dans certaines maladies du cerveau qui affectent les mouvements ou les décisions (comme la maladie de Parkinson, les troubles obsessionnels compulsifs, les addictions...). Ces connaissances fondamentales pourraient, un jour, aider à développer de nouvelles pistes pour des traitements ou à améliorer les thérapies existantes comme la stimulation cérébrale profonde.
Procédures
Les singes seront d'abord entraînés à réaliser des exercices d’interactions avec l’écran. Ces apprentissages peuvent prendre plusieurs mois et seront réalisés à raison de 1 à 5h par session, 5 sessions par semaine sur toute la durée du projet. L’animal est en contrôle alimentaire pendant la durée de ces sessions pour maximiser sa motivation et le nombre d’essai réalisé Une fois entrainés les animaux auront 2 chirurgies sous anesthésie générale et analgésie adaptée pour mettre en place deux implants sur leur tête (6 heures maximum) avec 3 semaines de récupération minimum entre chaque chirurgie. Ces interventions pourront être renouvelées en cas de perte des implants et avec l’accord du vétérinaire (6 chirurgies au total maximum). Avant et après les chirurgies, ils auront une imagerie par résonance magnétique sous anesthésie générale, ces imageries seront répétées après les premiers enregistrements neurophysiologiques et chaque année pour vérifier l’intégrité des tissus et implants (4heures maximum par imagerie, 10 imageries maximum). Après la première chirurgie, pendant plusieurs mois, lors de sessions quotidiennes de quelques heures (5 jours par semaine maximum, 5h maximum par session), de fines électrodes seront insérées temporairement au niveau du cerveau pour mesurer l'activité des neurones pendant que l'animal vigile réalise les exercices. L’animal sera aussi sous contrôle alimentaire pour augmenter sa motivation. Son dispositif d’enregistrement sera nettoyé avant et après chaque séance (animal vigile, acte indolore, 15 minutes environ). Une dernière intervention sous anesthésie générale et analgésie adaptée sera faite pour injecter un composé au niveau du cerveau nous permettant de modifier génétiquement certaines cellules nerveuses spécifiques (durée 6h maximum). Après cette chirurgie et un temps d'attente entre un et deux mois, des sessions similaires à l’enregistrement de l’activité des neurones auront lieu, mais cette fois une fibre optique sera insérée pour envoyer de la lumière dans le cerveau et activer ou inhiber les cellules nerveuses modifiées. Une partie des animaux seront ensuite euthanasiés par une méthode réglementaire afin de réaliser des prélèvements et analyses post-mortem d’intérêt. Les autres animaux seront gardés en vie pour une utilisation continue ou pour être replacés dans un centre d’accueil.
Impact sur les animaux
L'entraînement aux tâches comportementales et le maintien de la tête au cours de ces tâches génèrera un stress et un inconfort pour l’animal pendant une durée propre à chaque animal (généralement inférieur à une semaine). L'accès contrôlé à la nourriture pourra créer une légère faim, un risque de perte ou de prise de poids et un stress pour l’animal. Les opérations chirurgicales comportent un risque de douleurs et d’inconfort post-opératoire. Les implants crâniens génèreront un inconfort, seront associés à un risque d’infection et un risque de perte suite à un rejet du matériel. L'injection dans le cerveau peut causer une petite inflammation locale. Les anesthésies générales nécessaires pour les chirurgies et les imageries génèreront un stress pour l’animal à l’induction et seront associées à des risques d’hypothermie, de sécheresse oculaire et de difficultés cardiorespiratoires. La stimulation par la fibre optique peut causer un échauffement local extrêmement léger et modifier temporairement le comportement de l'animal (c'est le but de l'étude), ces effets sont temporaires et limités à la durée de la stimulation, mais pourraient éventuellement être associés à un stress ou léger inconfort pour l’animal.
Devenir
Sur les 6 macaques, 2 seront euthanasiés à la fin du projet pour pouvoir analyser précisément leur cerveau afin de répondre à nos objectifs scientifiques. Pour les 4 autres animaux, soit nous les mettrons en utilisation continue dans un futur projet, soit nous chercherons activement à les replacer dans des structures d'accueil spécialisées (sanctuaires ou centres agréés) pour leur retraite, à condition que leur état de santé et leur comportement le permettent (après évaluation vétérinaire). Notre objectif étant de ne pas euthanasier les animaux quand ce n'est pas indispensable pour les vérifications scientifiques finales.
Remplacement
Pour comprendre comment des circuits précis du cerveau contrôlent nos actions et décisions, et pour tester si l'activité de ces circuits est bien la cause des comportements observés, il faut étudier le cerveau en fonctionnement dans un organisme entier. Les méthodes alternatives (cellules en culture, ordinateurs) ne peuvent pas reproduire cette complexité. L'enregistrement direct de l'activité des neurones (électrophysiologie) et leur manipulation ciblée (optogénétique) pendant que l'animal réalise une tâche nécessitent un animal vivant. Le singe est choisi car son cerveau est le plus similaire à celui de l'homme parmi les animaux de laboratoire, rendant les résultats plus pertinents. Les techniques d'imagerie chez l'homme ne sont pas assez précises pour répondre à nos questions. L'utilisation de singes est donc indispensable ici.
Réduction
Nous utiliserons un maximum de 6 singes sur 5 ans. Ce nombre est le minimum nécessaire pour étudier les deux zones cérébrales d’intérêt avec 3 animaux pour chaque zone, ce qui permet des analyses statistiques fiables. Chaque animal participera à toutes les étapes, ce qui maximise les informations obtenues par animal et réduit le nombre total nécessaire. Seuls 2 animaux sur 6 seront euthanasiés pour des analyses post-mortem nécessaires pour répondre à nos objectifs scientifiques, les 4 autres étant destinés à l’utilisation continue ou au replacement. Nous partagerons les tissus des animaux euthanasiés afin de participer à réduire de manière plus globale le nombre de macaques utilisés à des fins scientifique. Si nous obtenons des résultats clairs plus tôt, nous arrêterons le projet avec moins d'animaux.
Raffinement
Les animaux auront une période d’acclimatation de 2 semaines avant d’entrer en procédure. Ils auront ensuite un entrainement progressif adapté au rythme de chaque animal et réalisé par renforcement positif. Ainsi, l’animal recevra une récompense (nourriture) à chaque comportement attendu durant l’entrainement, pour renforcer la fréquence de ce comportement. Un écran tactile sera fourni en cage pour débuter l’entrainement de manière volontaire avant qu’ils ne soient amenés dans le box de travail. Afin d’obtenir un levier motivationnel pour les tâches plus complexes nous mettrons en place un contrôle de la distribution des aliments, nous suivrons de manière rigoureuse et quotidienne l’équivalent énergétique fourni à l’animal pour nous assurer de couvrir ses besoins journaliers. L’animal sera également pesé chaque jour d’entrainement pour suivre sa courbe de poids et détecter toute variation liée au contrôle. Une diversification de l’apport alimentaire sera mise en place pour fournir des aliments pauvres en calories permettant d’augmenter le temps de disponibilité de nourriture sans influer significativement sur l’apport énergétique fourni à l’animal. Les chirurgies seront optimisées (neuro-navigation, équipe experte et matériel de qualité) et réalisées sous anesthésie générale avec une analgésie adaptée et un suivi post-opératoire de plusieurs jours. Un suivi quotidien rigoureux (comportement et état général) sera assuré tout au long du projet par du personnel qualifié et le vétérinaire. En cas d’anomalie observée un avis vétérinaire sera demandé pour assurer une prise en charge adaptée de l’animal. Des points limites précis et précoces sont définis et seront appliqués pour éviter toute souffrance. En amont de l'implantation du matériel sur le crâne de l’animal, nous réaliserons une IRM pour localiser précisément les sites d’implantation et d’injection, nous permettant d’optimiser l’implantation et les enregistrements ou stimulations qui seront ensuite réalisés. Les enregistrements de l’activité du cerveau et les stimulations lumineuses seront réalisés via l’implant mis en place et ne nécessiteront donc pas de chirurgie supplémentaire pour l’animal et pourront être réalisés en état vigile (actes non douloureux) grâce à l’entrainement des animaux. Pour la stimulation lumineuse nous utiliserons des paramètres rigoureusement contrôlés pour minimiser l'échauffement tissulaire et surveillerons attentivement les effets comportementaux induits.
Choix des espèces
Nous utilisons des singes macaques rhésus (ou éventuellement cynomolgus en l’absence de rhésus disponible) car leur cerveau, notamment les zones cérébrales qui contrôlent les mouvements et les décisions, est très similaire à celui de l'homme. Cette ressemblance est cruciale pour que nos découvertes sur le fonctionnement de ces circuits soient utiles pour comprendre le cerveau humain. Ces singes peuvent apprendre les tâches complexes nécessaires et les techniques d'enregistrement et de stimulation cérébrales nécessaires dans ce projet sont bien maîtrisées chez eux. Nous utilisons des animaux adultes (3 à 16 ans). À cet âge, ils apprennent bien les tâches, s'adaptent bien à la vie en groupe (important pour leur bien-être), et cela permet d'étudier leur cerveau avant les effets du vieillissement. Cela facilite aussi leur replacement éventuel en fin de projet.
Impact de la signalisation du récepteur NMDA par le peptide AETA dans la cognition sociale
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
La cognition sociale est essentielle pour interagir correctement avec les autres. Elle nous permet de comprendre et de réagir aux pensées, émotions et intentions des gens autour de nous. Certaines maladies psychiatriques, comme la schizophrénie, affectent cette capacité. Les personnes atteintes ont du mal à interpréter les émotions et intentions des autres, ce qui complique leurs relations et peut aggraver leurs symptômes. Pour mieux comprendre ces troubles, il est important d’identifier les circuits cérébraux impliqués dans la cognition sociale. Des recherches récentes montrent qu’une connexion entre l’hippocampe (mémoire) et le cortex préfrontal (prise de décision) joue un rôle clé dans la mémoire sociale, un élément fondamental de la cognition sociale. Cette connexion repose sur la capacité des neurones à s’adapter et à traiter l’information. Notre équipe a récemment découvert qu’un peptide appelé AETA pourrait influencer cette connexion en régulant un type particulier de récepteurs du cerveau (récepteurs NMDA), connus pour être perturbés dans la schizophrénie. Nos premiers résultats suggèrent qu’un dysfonctionnement de cette régulation pourrait être responsable des difficultés sociales observées chez les patients. L’objectif de ce projet est donc de comprendre le rôle du peptide AETA dans la mémoire sociale et son impact sur les comportements sociaux. Nous voulons aussi explorer comment son dysfonctionnement pourrait être impliqué dans la schizophrénie, afin d’ouvrir la voie à de nouveaux traitements.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de mieux appréhender les origines biologiques, d’obtenir des informations sur les modifications cellulaires/moléculaires et d’ouvrir la voie vers des traitements adaptés en lien avec la cognition sociale. Par ailleurs, cela pourrait permettre l’identification d’une nouvelle cible prometteuse pour le traitement de la schizophrénie. La schizophrénie touche environ 0,25 % à 0,64 % de la population mondiale, selon les estimations de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) et de l'Institut national de la santé mentale (NIMH). Cela signifie qu'environ 1 personne sur 200 à 1 personne sur 400 dans le monde est atteinte de schizophrénie. Cette étude est donc primordiale pour tester notre hypothèse in vivo et définir de nouvelles pistes de thérapie contre cette maladie psychiatrique qui affecte et qui reste sans traitement adapté à ce jour.
Procédures
Les animaux seront soumis à différents protocoles. Notamment à une biopsie du bout de la queue afin de les génotyper, cela se fera suite à une anesthésie par le froid. Certaines souris recevront une chirurgie cérébrale afin d'injecter des outils permettant de modifier, activer ou inhiber certaines cellules du cerveau. Cela se fera sous médication pharmacologique anesthésique/analgésique et durera maximum 40 minutes. Certains animaux recevront une chirurgie terminale sans réveil sous anesthésie pharmacologique profonde, après administration d’analgésique/anesthésique. Cette technique est utilisée afin de maintenir les tissus du cerveau et de permettre une étude du site d’injection, elle durera maximum 10 minutes. les animaux seront soumis à différents tests comportementaux répartis sur plusieurs semaines, permettant d’évaluer l’apprentissage, la mémoire spatiale et de travail ainsi que les comportements sociaux. Certaines de ces expérimentations nécessiteront une période préalable d’isolement de trois semaines. Dans le cadre du 3-chamber test, les souris passeront par trois phases successives, chacune d’une durée de 10 minutes (soit 30 minutes au total). Pour le test d’interaction sociale, une période d’habituation de 5 minutes précédera une phase de test de 10 minutes (soit 15 minutes au total). Le test du labyrinthe en Y sera réalisé sur une durée de 10 minutes. Concernant la piscine de Morris, les souris seront d’abord familiarisées avec l’eau et la plateforme, puis suivront une phase d’apprentissage de 6 à 7 jours comprenant 4 essais séparés par 15 minutes. 24 heures après la fin de cette phase, elles effectueront un premier essai test, suivi d’un second essai sept jours plus tard. Enfin, chacun de ces tests sera espacé d’au minimum une semaine, voire davantage selon les protocoles.
Impact sur les animaux
Le projet s’intéresse à la composante sociale d’une pathologie psychiatrique. Par conséquent, les effets indésirables seront principalement liés à la dérégulation des circuits neuronaux et pourront se manifester à l’échelle comportementale par des troubles de sociabilité et de mémoire. Cela n’entraine pas de dérégulations des systèmes impliqués dans la douleur mais provoque des modifications des comportements sociaux. Les tests comportementaux seront sans douleur et basés sur la tendance naturelle des animaux à explorer ou éviter une zone nouvelle ou un nouveau congénère. Il pourrait y avoir une douleur transitoire post-opération lors de la biopsie du bout de la queue et suite à l'injection de la micropuce. Il pourrait y avoir des effets indésirables comme état confusionnel transitoire au réveil après chirurgie et une douleur post-chirurgicale. Une nuisance de l'injection lors de l'anesthésique est aussi attendue.
Devenir
Procédure 1 : après le génotypage, les animaux présentant le génotype d'intérêt seront gardés pour les procédure 2 et 3. Les animaux ne possédant pas le génotype d'intérêt seront soit euthanasiés, soit maintenus pour le maintien de la lignée. Procédure 2 : après les tests, les souris seront euthanasiées afin de prélever le cerveau et vérifier les résultats de la chirurgie ou réaliser des études post-mortem. Procédure 3 : Après les tests comportementaux, les animaux seront euthanasiés pour prélever et réaliser des études post-mortem.
Remplacement
Notre projet étant en grande partie orienté sur des approches de physiologie intégrée, il n’existe, aujourd’hui, aucune méthode substitutive qui pourrait remplacer l’utilisation des animaux dans nos expériences. Les structures étudiées étant très conservée entre Homme et Souris, cela en fait un modèle de choix pour notre étude. De plus, les outils viraux qui seront utilisés sont très bien décrits et spécifiques pour la souris aussi, les lignées génétiquement modifiées que l'on va utiliser dans ce projet ne sont disponibles que chez la souris.
Réduction
Le nombre d'animaux par groupe a été évalué afin d'avoir une bonne estimation des effectifs suffisants pour l'obtention de données statistiquement fiables tout en s'assurant d'une utilisation des animaux au strict nécessaire. De plus, chaque souris suit le maximum de procédures envisageables sans interférence. Pour finir, la mise en groupe de souris est optimisée pour chaque lot d’animaux lors du sevrage grâce au génotypage avant sevrage.
Raffinement
Nous appliquerons plusieurs techniques de raffinement dans les différentes procédures. Lors des chirurgies, les soins opératoires et post-opératoires ainsi que la fréquence de suivi des animaux seront adaptés. Ainsi lors des chirurgies, une hydratation sous-cutanée pré et post-opératoire sera réalisée, de même que l’injection d’analgésique avant et une administration d’anti-inflammatoire/analgésique pendant 5 jours post-opératoire. Un tapis chauffant est placé sous l’animal lors de la chirurgie (régulation via sonde rectale) et également sous les cages de réveil afin de faciliter celui-ci et éviter toute hypothermie. Les souris auront accès ad libitum à l’eau et à la nourriture. Lors de la procédure de comportement, il faudra que les animaux soient isolés pendant 3 semaines. Bien que la procédure d’isolement puisse être stressante pour les animaux, leur bien-être restera le point le plus important. Par conséquent, nous ferons en sorte que les animaux aient des cages avec enrichissements (bâtons en bois, abris et oates pour la nidification), à limiter le stress. Ces animaux seront suivi de très près tout au long de l’isolement afin de détecter très rapidement des problèmes éventuels de comportement dû à l’isolement. Pour les animaux dans toutes les procédures les signes potentiels de souffrance sont recherchés et des points limites adaptés aux différentes phases des procédures ont été fixés.
Choix des espèces
Les caractéristiques morphologiques et physiologiques des souris sont largement documentées. De plus elles possèdent une proximité évolutive, un cycle de vie cours permettant de répéter les expériences afin de s’assurer de la robustesse des résultats, ce qui constitue un atout pour développer efficacement notre étude. C’est un très bon modèle pour l’étude des circuits neuronaux sous-jacent les comportements sociaux. Les mécanismes moléculaires et cellulaires ainsi que les propriétés neuronales de ces rongeurs au niveau des structures d’intérêt sont très proches de ceux du cerveau humain. Cela nous permettra de réaliser des études dont l’impact sera important pour la compréhension des mécanismes impliqués dans la mémoire sociale et des effets de la schizophrénie et ainsi de pouvoir mieux cibler de possibles approches thérapeutiques. Nous disposons des modèles murins requis et des techniques adaptées à cette espèce (électrophysiologie, comportement, chirurgie), faisant de ces souris un excellent modèle pour l’étude de cette pathologie. Pour notre étude, la période d’intérêt étant d’environ 8 semaines (âge adulte), les animaux seront donc utilisés à cette période afin d’effectuer des tests comportementaux ou des mesures d’activité cellulaire.
Réseaux cérébraux pour la perception et la cognition sociale chez le primate non-humain
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système nerveux
Macaques rhésus : 4
Objectifs
Le cerveau des primates, des humains comme des singes, leur permet de vivre en société, ce qui participe à la survie de leur espèce. Notre cerveau de primate est notamment adapté pour la perception des individus et pour l’analyse de leurs comportements. Or la cognition sociale est la première à être touchée dans de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques, et nous ne connaissons pas exactement l’origine de ces problèmes, notamment du fait de notre connaissance insuffisante des mécanismes cérébraux qui nous permettent de percevoir et de comprendre les autres. L’objectif de ce projet est de comprendre par quels mécanismes le cerveau des primates non-humains leur permet de percevoir et comprendre leur groupe social. Nous savons par exemple, que les singes, tout comme les humains, possèdent dans leur cerveau des régions spécialisées pour la perception des visages par rapport à d’autres objets visuels. Cependant nous ne savons pas 1/ par quels mécanismes biologiques, les neurones –c’est-à-dire les cellules de ces régions cérébrales– codent les caractéristiques sociales des individus (comme leur genre, leur statut de dominance, leurs liens d’amitié) 2/ comment les neurones associent une même caractéristique sociale perçue par différentes modalités sensorielles 3/ s’il existe des régions cérébrales spécifiques aux odeurs sociales et au toucher social, deux modalités très importantes depuis le plus jeune âge pour percevoir les autres. Par ailleurs, les primates sont des spécialistes pour l’analyse des comportements de leurs congénères et possèdent des régions cérébrales spécifiques pour l’analyse des interactions sociales. Cependant, nous ne savons pas par quels mécanismes les neurones extraient des informations sur les individus à partir d’observation d’actions. Dans ce projet, nous proposons de répondre à ces questions majeures pour les neurosciences, la psychologie sociale ou encore la biologie évolutive en utilisant des techniques d’étude du cerveau à plusieurs niveaux combinant des méthodes exploratoires d’imagerie du cerveau afin d’identifier les régions cérébrales responsables de ces processus sociaux, à des méthodes fines d’enregistrement de l’activité des neurones et de manipulations moléculaires, avec l'objectif à long terme de fournir aux neurosciences cliniques de nouvelles hypothèses pour comprendre comment ces mécanismes peuvent être perturbés dans les maladies psychiatriques ou neurologiques.
Bénéfices attendus
Les bénéfices seront d’abord de mieux comprendre la représentation du réseau social, des interactions sociales et des individus dans le cerveau avec une précision et une compréhension au niveau des mécanismes neuronaux jamais atteintes jusque-là. Les perturbations temporaires des régions du cerveau identifiées par imagerie par résonance magnétique (IRM) pourraient permettre de s’approcher au plus près des tableaux cliniques humains et donc fournir aux neurosciences cliniques de nouvelles hypothèses pour comprendre comment les mécanismes sociaux sont perturbés dans les maladies psychiatriques et neurologiques. Ainsi ce projet pourrait permettre d’établir un modèle animal pour la compréhension des troubles sociaux qui impactent les patients présentant des troubles neurologiques ou psychiatriques. Il s’agira également potentiellement de découvrir de nouvelles régions cérébrales sur la perception des odeurs et du toucher social, et d’obtenir une comparaison du cerveau social des singes et du cerveau social humain et donc de comprendre les mécanismes conservés au cours de l’évolution et ceux qui sont spécifiques à notre espèce et à l’espèce des macaques rhésus.
Procédures
Tous les animaux sont habitués aux différents dispositifs et au personnel pour limiter tout stress. Ils seront entrainés à la réalisation de tâches comportementales (5-7 fois/semaine, 20min-4h/session). Le bon positionnement dans la chaise pourra s’accompagner d’un faible sédatif (sur environ 10séances si nécessaire). Les animaux réaliseront des IRM sous anesthésie (4h, 1-2sessions/mois avant 4ans puis 6fois/an). Ils auront 3 chirurgies d’implants minimum (mise en place d’un implant de maintien de la tête, de chambres d’enregistrement, d’électrodes d’enregistrement) et 6 maximum s’il est nécessaire de réparer, retirer ou remettre un implant (durée: 8h maximum/chirurgie sous anesthésie générale). Ils auront 2 interventions d’ouvertures de volets osseux ciblés minimum et 9 maximum s’il est nécessaire d’ajouter ou d’agrandir les volets existants (durée: 5h maximum/intervention sous anesthésie générale). Les chambres d’enregistrement sont entretenues 2 fois/semaine minimum (durée 60min). Les animaux vigiles participeront à des enregistrements de l’activité cérébrale par IRM et par électrophysiologie pendant qu’ils réaliseront des tâches comportementales (durée 5h maximum, 5-7 fois/semaine). Pour favoriser la motivation des animaux pendant les tâches comportementales, ils seront récompensés à l’aide d’une récompense hydrique qui constituera une partie de leur apport journalier en liquide. Un retour progressif à un apport à volonté est effectué au moins 2 fois une semaine chaque année. Une surveillance quotidienne est réalisée afin de garantir un bon état d’hydratation et une bonne santé, vérifiée par des analyses sanguines 2 fois/an (prise de sang de 4min). Chaque IRM s’accompagnera d’une injection intraveineuse d'un agent de contraste (durée 2min). Cet agent sera ensuite éliminé par deux composés (1 administration intramusculaire/jour de 30s, et 2 administrations orales/jour de 3min). Des analyses sanguines seront réalisées pour suivre le retour aux valeurs de référence (environ 4 prises de sang à la fin des séquences de plusieurs IRM, durée 4min). Des molécules seront administrées pour moduler l’activité cérébrale par inhalation (60 administrations maximum par animal de 20min), ou par la nourriture (60 administrations maximum/animal), ou par injection intraveineuse (60 administrations maximum/animal de 4min), ou dans le cerveau (60 administrations maximum/animal de 50min). Un des animaux sera euthanasié par une méthode réglementaire en fin de procédure.
Impact sur les animaux
L’animal pourrait ressentir une gêne ou des douleurs après les différentes chirurgies (pose de l’implant de tête, des chambres d’enregistrements ou des électrodes à demeure). Il y a également la gêne liée à la présence de ce matériel à demeure. Les risques liés à l’anesthésie (notamment hypothermie, sécheresse oculaire, dépression cardio-respiratoire) peuvent survenir. Il existe des risques d'infection sur les implants de tête, sur les électrodes implantées et lors de l'introduction des électrodes amovibles pour les enregistrements. Les risques de perte d’implant peuvent survenir suite à un rejet du matériel biocompatible provoquant chez certains animaux une réponse inflammatoire chronique et un rejet du matériel chirurgical. L’animal pourrait ressentir un stress/contrainte lors des séances d'électrophysiologie, d’imagerie, de tests ou d’entrainement pendant lesquelles il est positionné en chaise de contention ou maintenu par l’implant de tête. Le stress de l’hébergement en captivité peut être présent. Le contrôle hydrique peut induire un stress pour l’animal, une sensation de soif, de la déshydratation ou une perte de poids. Les risques liés aux agents pharmacologiques existent, lies à la tolérance/réaction individuelle aux molécules utilisées ainsi qu’à la capacité de la récupération propre à chaque animal, pouvant induire par exemple une réaction allergique, une accumulation dans les tissus, un mauvais fonctionnement du foie ou des reins. L’animal pourrait ressentir une gêne ou une douleur de courte durée au point d’injection lors des injections et prélèvements en intraveineuses, ou en intramusculaire.
Devenir
7 des 8 animaux seront en utilisation continue pour poursuivre l’acquisition de données sur ce sujet de recherche afin de privilégier l’utilisation d’un animal déjà entrainé par rapport à un animal naïf (réduction du nombre d’animaux). Cette utilisation continue se fera en accord avec l’équipe vétérinaire et dépendra de l’état de bien-être des animaux. 1 animal sera euthanasié pour l’étude post-mortem de son cerveau.
Remplacement
Avec les technologies actuelles, le présent projet ne peut être abordée qu'avec l’utilisation d’animaux. Nous ne pouvons pas utiliser de lignées cellulaires ou tissus, car ils ne présentent pas de processus perceptifs ou cognitifs. Les modèles informatiques du cerveau, ne permettent pas de comprendre, sans données empiriques préalables, quels algorithmes sont effectivement utilisés dans le cerveau réel en action. D’autre part, les études non invasives chez des sujets humains en bonne santé ne permettent pas d’enregistrer des signaux avec une résolution temporelle et spatiale suffisante pour étudier les mécanismes neuronaux. Le travail chez les patients humains est également limité, car pour des raisons éthiques, les enregistrements électrophysiologiques quand ils ont lieux ne peuvent pas cibler des régions d’intérêt scientifique mais uniquement des régions d’intérêt clinique. Il est donc impossible d’acquérir une compréhension mécanistique de la cognition sociale chez l’humain, les cultures cellulaires ou les cultures de tissus. Contrairement à d’autres animaux (ex. rongeurs/oiseaux), les fonctions cérébrales et l’anatomie des systèmes sensoriels des primates non humains (PNH) sont organisées autour de la modalité visuelle et sont ainsi homologues à l’Homme. Ces homologies concernent les systèmes neuraux et les stratégies cognitives et sociaux-cognitives des PNH, y compris certaines interactions sociales dont seuls les primates sont capables, ce qui n’est pas retrouvé dans d’autres modèles (ex. oiseaux/rongeurs). Comme nous comparerons nos résultats avec ceux observés chez l’humain, ce modèle est déterminant et le plus pertinent pour mener ce projet grâce à cette proximité.
Réduction
Les normes de publication, notre expérience, et les analyses statistiques indiquent que les données doivent être obtenues chez 6-8 animaux pour les expériences comportementales, 4-6 animaux pour l'imagerie, 2-3 animaux pour l’électrophysiologie, les neuromodulations, afin d'obtenir des données robustes et interprétables. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est sans doute la technique la plus efficace pour réduire le nombre d'animaux en fournissant des connaissances sur les régions cérébrales pertinentes à étudier ensuite par électrophysiologie. Sans cette connaissance, les enregistrements devraient être effectués dans tout le cerveau et pourraient nécessiter jusqu'à 10 fois plus d’animaux pour enregistrer dans toutes les régions possibles. De plus, l’utilisation d’agent de contraste lors des IRM fonctionnelles permet d’augmenter la puissance statistique et de réduire le nombre d’acquisitions. Ainsi nous utiliserons 8 macaques dans notre projet, ces 8 animaux participeront aux tâches comportementales, puis seront répartis par groupe de 4 à l’IRMf et par groupe de 2 à l’électrophysiologie avec/sans perturbations de l'activité cérébrale. Ce point répond également à la nécessité d'obtenir plus d'informations à partir du même nombre d'animaux et donc de réduire le nombre d’animaux utilisés pour cette étude. Nous privilégierons de répéter nos enregistrements sur un même animal afin d’utiliser le plus faible nombre d’animaux possible. Nous utiliserons les tests statistiques adaptés pour analyser les données récoltées.
Raffinement
L’état de bien-être de l’animal est primordial et s’il y a une anomalie des mesures seront prises pour aider à le restaurer. Les animaux sont observés quotidiennement tout au long du projet et des points limites ont été établis pour assurer une prise de décision rapide et efficace pour s’assurer que le bien-être de l’animal est préservé. L’hébergement en groupe social, dans une animalerie aux paramètres surveillés quotidiennement (lumière, température, hygrométrie), ainsi que l’enrichissement et une alimentation adaptée sont mis en place pour stimuler les animaux et leur permettre d’exprimer leurs comportements naturels. L’entraînement régulier par renforcement positif permettra d’instaurer une routine limitant les contentions et le stress lors des manipulations et des tâches demandées. Le contrôle hydrique sera adapté à la demande de chaque animal en ayant intégré les particularités individuelles. Les chirurgies et IRM anesthésiées sont réalisées sous anesthésie générale avec la mise en place d’anti-douleurs adaptés (avant, pendant et après ; une réévaluation avec le vétérinaire est disponible si besoin). Lors des anesthésies, une surveillance des constances physiologiques (rythmes cardiaque et respiratoire, température…) est toujours mise en place et la température est maintenue. Le dispositif implanté sera le plus adapté possible pour le confort de l’animal et limiter la gêne. Il sera posé dans des règles strictes d’asepsie. Le post-opératoire sera surveillé avec une aide à l’alimentation pour faciliter la récupération, des enrichissements et une taille de la cage adaptée pour stimuler l’animal et faciliter les déplacements. La récupération complète est vérifiée avant la poursuite du projet.
Choix des espèces
Les singes Macaca mulatta, Macaca fascicularis (PNH) présentent des similitudes cognitives aux humains. Particulièrement, dans le domaine social : les macaques observent longuement leurs congénères ; sont socialement polyvalents ; leur environnement social, comme les sociétés humaines, comprend de nombreux paramètres qui nécessitent une extraction calculée des informations. Nous étudierons leurs connaissances des comportements sociaux complexes de leurs congénères, y compris d'un éventail d'interactions sociales dont seuls les primates sont capables. Leurs fonctions cérébrales et l’anatomie de leurs systèmes sensoriels sont organisées autour de la modalité visuelle et sont ainsi homologues à l’Homme. Comme nous comparerons nos résultats avec ceux observés chez l’humain, le modèle PNH est déterminant et le plus pertinent pour mener ce projet. Nous utiliserons des animaux adultes ou jeunes adultes (plus de 2ans), déjà sevré, car leur cerveau est à un stade mature nécessaire à nos recherches.
Modulation du système sérotoninergique pour le traitement des douleurs neuropathiques traumatiques
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
Les douleurs neuropathiques touchent en France 5.6–7.3% de la population générale adulte. Ce sont des douleurs chroniques car persistantes ou récurrentes qui ne sont généralement pas améliorées par le traitement de la maladie sous-jacente ou même par sa guérison. Elles se caractérisent par une perception aberrante de douleur et sont souvent associées à des troubles cognitifs. Le traitement de ces douleurs est difficile, par manque d’efficacité des médicaments de référence et par leurs nombreux effets indésirables.. La sérotonine est un neurotransmetteur impliqué dans la modulation de la douleur et dans de nombreuses autres fonctions, comme le contrôle de l’appétit, du sommeil, de l’humeur…. L'objectif principal de ce projet, qui mettra en œuvre des approches comportementales chez le rat présentant une neuropathie traumatique similaire à celle causée par un accident de la voie publique ou par la lésion d’un nerf au cours d’une chirurgie, est d'étudier le rôle de la sérotonine dans ce contexte douloureux afin de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques améliorant les symptômes douloureux et les comorbidités cognitives.
Bénéfices attendus
Si les agents pharmacologiques testés permettent de soulager la douleur et les comorbidités associées, alors on peut espérer i) soit leur utilisation dans de nouvelles indications (la douleur neuropathique), ii) soit le développement de nouveaux agents. Au vu de la sévérité des douleurs neuropathiques, de leur impact sur la qualité de vie des patients et du manque d’efficacité des traitements existants, le développement de thérapeutiques médicamenteuses efficaces est fortement attendu.
Procédures
Les animaux vigiles seront soumis à un test de détection de seuil de douleur (14 jours après la chirurgie) et à un test de cognition (21 jours après l'induction de la neuropathie). Les rats ne sont soumis qu'à un seul test de détection de seuil de douleur (stimulation tactile ou froide). Les tests détection de seuil de douleur sont réalisés chez l'animal vigile à raison d'une mesure avant la chirugie puis une mesure 2 semaines après, puis, après l'administration de l'agent pharmacologique ou du véhicule, 1 fois toutes les 30 min pendant 3 h maximum (au total entre 5 et 7 mesures). Le test de cognition est réalisé chez l'animal vigile, une seule fois, il dure 10 minutes. Entre leur arrivée et leur mise à mort, les animaux ont subi: 2 injections intrapéritonéales d'agent pharmacologique (rat vigile) OU: 1 injection intrapéritonéale d'agent pharmacologique (rat vigile) et 1 injection intrathécale (rat anesthésié).
Impact sur les animaux
Stress (modéré) lié à l’immobilisation du rat dans la main de l’opérateur pour l'injection. Douleur (légère) de l’injection intrapéritonéale . La durée totale de la nuisance (immobilisation + injection) est de 10 secondes. Stress (modéré) dû au changement de salle. Stress (modéré) lors de l’immersion de la patte dû à l’immobilisation du rat entre les mains de l’expérimentateur (durée: 20 sec). Stress (modéré) lors de la mise du rats dans un compartiment pour la stimulation tactile (durée: 180 min). Stress (modéré) dû à l’isolement de l’animal la veille (pendant moins de 24 h) du test de reconnaissance sociale. Douleur post-opératoire (sévère) traitée avec un anti-inflammatoire (pendant 24 h). Douleur (sévère) à la stimulation tactile (durée 6 sec) et à la stimulation thermique (durée 14 sec maxi). Difficultés à se mouvoir (modérées) et à atteindre la mangeoire pendant 24 h après la chirurgie.
Devenir
A l'exception des 96 rats juvéniles issus de la procédure 3, tous les animaux sont mis à mort en fin de procédure pour prélèvement d'organes ou fixation de tissus.
Remplacement
Aucune méthode alternative ne permet de remplacer ce protocole : ces études, menées chez l’animal vigile, sont nécessaires pour appréhender les mécanismes intégrés de la douleur et pour évaluer la pertinence de traitements antalgiques potentiels sur la douleur et les comorbidités associées. Le modèle de neuropathie traumatique fait référence dans la communauté scientifique. Sa répétition est nécessaire afin d’évaluer l’effet de nouveaux agents pharmacologiques sur les symptômes douloureux de la neuropathie et les comorbidités cognitives associées. Les mécanismes moléculaires sous-jacents aux processus douloureux et cognitifs ne peuvent être entièrement élucidés par des études cliniques.
Réduction
n= 8 rats/condition (traitement), taille de l’échantillon définie selon la variabilité (10%) des paramètres étudiés et par la puissance des tests statistiques; une analyse de variance à une ou deux voies est réalisée,suivie d'un test post-hoc. Une partie des rats neuropathiques ayant subi la stimulation tactile ou l'immersion de la patte seront réutilisés pour le test de cognition. Ainsi, 288 rats pourront être réutilisés pour le test de cognition. Les rats non douloureux après la chirurgie seront écartés de l'étude pharmacologique. Ceux-ci représentent environ 20% de la proportion des rats opérés. Pour écarter les biais méthodologiques les traitements sont randomisés, les expériences réalisées en « aveugle » et selon la méthode des blocs. 96 rats juvéniles n'ayant subi aucun traitement pourront être intégrés dans d'autres expérimentations autorisées se déroulant au sein de l'animalerie.
Raffinement
Les rats sont stabulés à raison de 4 par cage. Le protocole mettant en jeu un modèle de douleur chronique, une attention particulière est portée aux animaux, aux conditions de stabulation et aux soins pré et post-opératoires : enrichissemnt du milieu avec des tunnels en plastique, du coton, d'un bloc de bois; change avec soin, utilisation d’un tapis chauffant, protection de la cornée par du gel oculaire, traitement antalgique en fin de chirurgie et 24 h après. En raison de la réduction de leur mobilité pendant les 24 h suivant la chirurgie, les granulés d’aliments sont placés sur le sol de la cage pendant 24 h. Les rats sont observés tous les jours et évalués à l’aide de la grille de score spécifique au modèle.
Choix des espèces
Des rats jeunes adultes (âgés de 6-7 semaines) et juvéniles (âgés de 4-5 semaines), mâles et femelles sont utilisés. Le choix du rat est justifié par: i) sa pertinence physiologique (nombreuses similarités structurelles et fonctionnelles de son système nerveux avec l’humain) pour permettre des extrapolations pertinentes ; ii) la richesse de ses comportements facilement observables et mesurables, reproductibles, pour l’étude des fonctions cognitives et de la douleur ; iii) sa facilité de manipulation, iv) son cycle de vie court (permettant d’étudier en quelques semaines les effets d’une pathologie qui peut perdurer plusieurs mois chez l’homme) ; v) la possibilité dedévelopper des modèles de maladies humaines, permettant de tester de nouvelles thérapies potentielles avant de passer aux essais cliniques chez l’humain.
Impact des expériences négatives précoces sur la cognition sociale et la fonction cérébrale des macaques – EU 1/2
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
Les effets de l'adversité sociale précoce ont un impact sur plusieurs domaines des fonctions sociales et cognitives, générant un certain nombre de déficits de régulation émotionnelle et d'attention qui peuvent perdurer tout au long de la vie de l'individu. Les troubles du développement humain, tels que l'anxiété et le trouble du déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité, comptent parmi les formes les plus répandues de troubles psychiatriques et sont connus pour avoir un impact extrêmement négatif sur la vie sociale. Ce projet à pour but de mieux comprendre ces pathologies, d'un point de vue mécanistique et comportemental afin de mieux les détecter et de les traiter. Le projet proposé utilisera un modèle de primate non humain pour mieux comprendre l'impact de l'adversité sociale précoce sur l'émergence de déficits sociaux et cognitifs, de la préadolescence à l'âge adulte. Pour ce faire nous allons profiter de l’existence d’un groupe de macaques rhésus unique sur le territoire français composé d’individus avec des histoires de vie très différentes. Ce groupe en provenance des USA est composé de 10 individus élevés avec leur mère et de 10 individus séparés de leur mère à la naissance et élevés en nursery avec d’autres bébés macaques. Le premier objectif du projet est de mieux comprendre comment la privation sociale précoce module le comportement dans trois dimensions principales de la cognition sociale : les fonctions de régulation émotionnelle, la perception sociale et l'attention. Afin de répondre a cet objectif nous utiliserons des tests comportementaux automatiques en accès libre (sans contrainte pour l’animal). Le deuxième objectif est de mieux comprendre comment l'altération des fonctions sociales associée à l'adversité précoce affecte l'activité des régions cérébrales impliquées dans le traitement sensoriel de la voix et des visages. Le troisième objectif est de mieux comprendre comment deux neurotransmetteurs naturellement présents dans le cerveau interviennent dans les déficits sociaux et d'attention associés à l'adversité précoce. Afin de répondre à ces deux derniers objectifs, l’activité cérébrale des macaques sera étudiée grâce à la réalisation des IRMs, une technique non invasive utilisé aussi chez l’humain. Le projet se déroulera dans deux établissements utilisateurs désignés EU1/2 et EU2/2.
Bénéfices attendus
Les effets de l'adversité sociale précoce chez l’humain ont un impact sur plusieurs domaines des fonctions sociales et cognitives, générant un certain nombre de déficits de régulation émotionnelle et d'attention qui peuvent perdurer tout au long de la vie de l'individu. Les troubles du développement, tels que l'anxiété et le trouble du déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité, comptent parmi les formes les plus répandues de troubles psychiatriques et sont connus pour avoir un impact extrêmement négatif sur la vie sociale. Ce projet à pour but de mieux comprendre ces pathologies, d'un point de vue mécanistique et comportemental afin de mieux les détecter et de les traiter. Spécifiquement, nous prédisons des différences entre les individus exposés à une adversité précoce et les individus élevés avec leur mère au sein de leur groupe social, en ce qui concerne (i) leur performance à des tâches comportementales de type social impliquant des stimuli affectifs (vocalisations, visages) et (ii) dans les réponses cérébrales à des modulations sensorielles impliquant des stimuli sociaux (vocalisations, visages) ou des modulations neuropharmacologiques. Nous testerons l’impact de l’ocytocine, neuromodulateur impliqué dans les comportements sociaux, ainsi que l’impact de la noradrénaline, neuromodulateur impliqué dans le contrôle de l’attention et de l’impulsivité. Ces résultats permettront de mieux comprendre comment l’adversité sociale précoce affecte l’émergence de déficits sociaux et cognitifs à l’âge adulte, avec des applications potentielles pour la détection et le traitement de ces déficits chez l’humain.
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 20 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 à l’EU2/2 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. Chacune des trois sessions de scanning à l’EU1/2 dure environ 3 heures incluant la sédation et l’anesthésie de l’animal, son positionnement dans le scanner, l’acquisition des séquences anatomiques et fonctionnelles, puis sa sortie et son réveil. Les sorties, absences et réintroductions auront un impact sur le ou les groupes et sur les individus de ces groupes pouvant engendrer des conflits avec blessures pendant l'absence de certains animaux et aux retours d'autres.
Impact sur les animaux
1) Pose des puces RFID : Stress lié à la capture pouvant nécessiter (rarement) une télé-anesthésie; mise à jeûn 12h avant l’anesthésie ; douleur liée à la piqûre pour l’anesthésie. 2) Transport à l’EU1/2: Stress lié à la capture pouvant nécessiter (rarement) une télé-anesthésie si la méthode standard (cage au bout du tunnel) ne fonctionne pas ; stress lié au transport. 3) Scans IRMf : Stress lié à la capture en cage de contention dans un environnement peu familier; douleur liée à la piqûre pour l’anesthésie; irritation de la trachée liée à l’intubation pour l’anesthésie gazeuse; accumulation d’agent de contraste dans les tissus cérébraux nécessitant une injection d’un chélateur du fer après la 3e session. 4) Hébergement à l’EU1/2: stress lié à la séparation du groupe social pendant une semaine, affectant potentiellement les groupes de manière répétée; stress lié à l’hébergement dans un environnement non familier; stress et blessures potentielles liées à la réintroduction dans le groupe social à l’EU2/2.
Devenir
Le projet ne prévoit la mort d'aucun individu, ils seront tous réintroduits dans leur groupe social.
Remplacement
La recherche scientifique actuelle montre que l’adversité sociale a des effets complexes sur le développement physiologique et cognitif, touchant le système immunitaire, la croissance, le métabolisme et des fonctions allant de la perception sensorielle à des capacités plus élaborées comme la socialisation et la régulation émotionnelle. Cependant, ces impacts ne peuvent être reproduits ni sur des modèles biologiques in vitro, ni sur des modèles computationnels in silico, nécessitant des études sur des organismes en interaction sociale. Ainsi, le recours à l’animal est essentiel. Pour modéliser les effets de l’adversité sociale en lien avec les comportements et les mécanismes cérébraux, les primates constituent des modèles privilégiés. Bien que diverses espèces sociales soient étudiées, seules les espèces partageant des structures cérébrales et des fonctions cognitives comparables à celles des humains offrent une pertinence suffisante. Parmi les primates, les macaques se distinguent par leurs comportements sociaux sophistiqués (hiérarchie, reconnaissance, coopération) et leurs similarités cérébrales avec l’humain, notamment au niveau du cortex préfrontal et de l’amygdale. Ces caractéristiques les rendent particulièrement adaptés à l’étude des effets de l’adversité sociale sur le cerveau et le comportement. Enfin, les études sur l’humain sont limitées par l’impossibilité de contrôler précisément les environnements précoces et leurs évolutions. L’expérimentation chez les macaques permet un contrôle rigoureux des conditions de vie, rendant les résultats plus fiables et transférables à l’humain. Ce projet s’appuie sur un groupe unique de macaques rhésus, dont une moitié a été séparée de leur mère à la naissance, offrant une opportunité unique pour explorer les liens entre adversité sociale, cerveau et comportement.
Réduction
Nous souhaitons profiter de la totalité de ce groupe de macaques unique composéde 10 individus contrôles et 10 individus avec adversité précoce. Ce nombre procurera la puissance statistique nécessaire pour détecter des différences même subtiles entre les deux groupes comme indiqué par des travaux publiés ayant comparé ces deux groupes plus jeunes. La taille de 20 individus correspond à la taille standard de groupes humains étudiés en IRMf et permettant des analyses avec les sujets en variable aléatoire (test T de Student) pouvant être généralisées au-delà de l’échantillon . Des analyses similaires réalisées lorsque ces mêmes animaux étaient plus jeunes ont permis d’observer de claires distinctions fonctionnelles sur des réseaux spécifiques. Les animaux correspondent à une cohorte suivie depuis le plus jeune âge. Le fait de suivre cette cohorte longitudinalement permet d'adresser les effets de l'adversité précoce chez les jeunes puis les adultes sans recours à de nouveaux animaux et correspond à un élément de réduction. Nous utiliserons un seul singe supplémentaire, non relié au groupe de 20 animaux, pour la mise au point du protocole d'IRM.
Raffinement
Les animaleries des deux EU font l’objet d’un planning d’enrichissements 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...). La pose des puces de radio-identification se fera lors du contrôle vétérinaire annuel, afin de limiter les interventions. Pour la capture pour le transport à l’EU1/2 nous amènerons le singe à se rendre volontairement dans une boite de transport accolée au tunnel de son hébergement dans laquelle il sera transféré puis dans une zone d’isolement temporaire en attendant son transport. En cas d’échec de cette méthode, il sera capturé par anesthésie par fléchage. Le fait de grouper les trois sessions d’acquisition sur une semaine consécutive permettra de n’effectuer qu’une seule capture, transport et réintroduction par animal au lieu de trois. Transport : les animaux seront placés dans des cages de transport adaptées et maintenus dans le noir (effet calmant) par un cache inox positionné sur la cage. Le compartiment du véhicule agréé est chauffé lors du transport. Séparation : Les individus ne seront séparés que temporairement (une semaine) de leur groupe social le temps du protocole d’anesthésie et d’acquisition IRM. Après la session IRM à l’EU1/2, au retour à l’EU2/2 les sujets sont surveillés en infirmerie puis réintégrés à leur groupe social le matin suivant. Les réintroductions sont faites selon les procédures validées par le responsable du BEA. Elles sont toutes supervisées par le responsable BEA et réalisées et suivies par l'assistante spécialisée. Sessions IRM au sein de l’EU1/2 : L’injection d’un agent de contraste permet d’augmenter le rapport signal/bruit et donc de diminuer le nombre de scans nécessaires par individu. Si un problème survient lors de l’anesthésie pendant l’IRM (par exemple arythmie, problème respiratoire, hypoxie, arrêt cardiaque, hypothermie etc.), alors le scan est stoppé immédiatement et l’animal est réveillé et surveillé. Les sessions de scans seront séparées par au moins une journée sans scanning permettant aux animaux une journée complète avec alimentation et hydratation normale avant la mise à jeun et anesthésie suivante. Les procédures ne prévoient pas d’infliger une douleur qui nécessiterait une analgésie; cependant des points limites adaptés ont été mis en place en cas de problèmes.
Choix des espèces
Les effets de l’adversité sociale sur le développement physiologique et cognitif touchent le système immunitaire, la croissance, le métabolisme, ainsi que des fonctions comme la socialisation et la régulation émotionnelle. Étudier ces impacts nécessite des organismes en interaction sociale, rendant l’expérimentation animale indispensable. Les macaques, par leur proximité cognitive et cérébrale avec l’humain, sont des modèles idéaux pour explorer ces effets. Leurs comportements sociaux complexes et leurs structures cérébrales, notamment au niveau du cortex préfrontal et de l’amygdale, permettent d’étudier des mécanismes comparables à ceux des humains. En raison des limites des études humaines, l’expérimentation chez les macaques, avec un contrôle strict des conditions de vie, offre des résultats fiables et transposables. Ce projet s’appuie sur un groupe unique de macaques rhésus pour approfondir ces liens: ce groupe en provenance des USA est composé de 10 individus élevés avec leur mère et de 10 individus séparés de leur mère à la naissance et élevés en nursery avec d’autres bébés macaques. Le groupe principal est constitué d'adultes ayant soit subi une adversité précoce dans l'enfance ou non. La phase d'étude des animaux est justifiée par les objectifs du projet, à savoir l'étude de l'impact des conditions sociales de développement sur le comportement et l'activité cérébrale à l'âge adulte.
Caractérisation des réseaux corticaux de la cognition spatiale et sociale par IRM chez le singe macaque
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
Ce projet de recherche vise à caractériser les réseaux corticaux qui sous-tendent cognition spatiale et cognition sociale chez le singe macaque. L'objectif est double: (1) comprendre comment ces réseaux s'articulent chez le singe et (2) estimer leur degré d'homologie avec les réseaux supportant les mêmes fonctions cognitives chez l'Homme.
Bénéfices attendus
Les connaissances que ce projet dégageront doivent permettre de mieux comprendre comment cognition spatiale et cognition sociale sont implémentées chez le primate, et en quoi cette implémentation diffère entre l’Homme et le singe macaque. Il s'agit de connaissances fondamentales dont il est difficile de prévoir, par essence, la façon dont elles contribueront à améliorer la santé humaine et/ou animale. Cependant, les troubles touchant la cognition sociale et/ou spatiale chez l'Homme sont suffisament nombreux et invalidants pour justifier de faire progresser nos connaissances fondamentales dans ces domaines.
Procédures
Les 6 macaques rhesus qui participent à ce projet seront impliqués dans une unique procédure qui comporte 4 phases. Deux des animaux seront ré-utilisés d'un projet antérieur (si avis vétérinaire conforme) qui s'appuyait sur la même approche expérimentale, ils n'auront donc pas à repasser les 2 premières des 4 phases décrites ci-après: (A) Pose de la pièce de fixation de tête (n=4): implique une chirurgie d'environ 4 heures sous anesthésie et dans des conditions aseptiques, puis un suivi post-opératoire et une période de convalescence de plusieurs semaines. (B) Conditionnement comportemental (n=4): implique des manipulations quotidiennes d'acclimation à la manipulation, puis un conditionnement comportemental à une tâche de fixation s'accompagnant d'une restriction hydrique contrôlée (quelques semaines à plusiers mois selon les individus). (C) Sessions d’enregistrements IRMf vigile (n=6): implique pour chaque individus une dizaine de périodes d'enregistrement en IRMf, chacune durant entre 1 à 2 semaines. Ces périodes d'enregistrement s'accompagne d'une restriction hydrique et elles sont donc espacées d'au moins un mois pour chaque individus. (D) Sessions d’enregistrements IRMf anesthésié (n=6): implique pour chaque individus 6 sessions d'enregitrement de 45 minutes environ, sous légère sédation et hors périodes de restriction hydriques.
Impact sur les animaux
Les nuisances et effets indésirables potentiels sur les animaux impliqués dans ce projet sont: (1) le stress que peut générer la phase d'habituation à la manipulation, à la chaise à primate et à l'immobilisation de tête, (2) les conséquences de l'anesthésie (déshydratation, dépression respiratoire ou dépression du rythme cardiaque), (3) les complications post-opératoires (douleur potentielle, risques d'infection) (4) le stress et la perte de poids associés à la restriction hydrique.
Devenir
A l'issue de l'unique procédure de ce projet, il n'est prévu aucune mise à mort. Les animaux seront replacés ou réutilisés dans des projets scientifiques de même nature, selon leur âge, leur état de santé, conformément à l'avis vétérinaire qui sera émis le cas échéant.
Remplacement
Les capacités cognitives spatiales et sociales que nous cherchons à comprendre s'expriment, par essence, dans des organismes entiers en interaction avec leur environnement. Comprendre comment ces capacités se sont développées chez les primates pour culminer chez l'homme nécessite une approche comparative homme/singe seule à même de nous apprendre comment fonctionnent les réseaux cérébraux sous-jacents. L'objectif est double (1) identifier les spécificités humaines, (2) caractériser les domaines de pertinence du modèle animal pour l'étude de la cognition spatiale et de la cognition sociale. Ces objectifs scientifiques ne peuvent être atteint qu'en étudiant l'organisation anatomo-fonctionnelle du cerveau chez des singes macaques et des humains placés dans des conditions expérimentales similaires.
Réduction
Le nombre d'animaux impliqués dans ce projet (n=6) est suffisant pour appliquer des tests statistiques classiques et extraire des connaissances robustes et généralisables sur les réseaux corticaux supportant cognition spatiale et cognition sociale chez le singe macaque. Du fait de la nature faiblement invasive des approches déployées ici, les mêmes animaux participeront à tous les protocoles d’imagerie fonctionnelle et structurelle, permettant de réduire le nombre d'individus à implanter. Il est a noté que 2 des 6 animaux inclus dans ce projet sont réutilisés suite à leur implication dans un projet antérieur reposant sur des méthodes similaires à celles proposées ici. De même, aucun animal ne sera sacrifié en fin de projet. Ils seront réutilisés dans des projets de même nature si leur âge et leur état de santé le permet, ou seront désimplantés et continueront à être hébergés dans notre animalerie. Cette approche est ainsi très économe en termes d'individus impliqués.
Raffinement
Tout stress ou souffrance des animaux ayant un effet négatif sur les processus cognitifs étudiés, il convient de veiller à les diminuer au maximum. Dans le cadre de ce projet, cela passe notamment par une pose d'implant de tête sous anesthésie générale, l'utilisation d'analgésie en post-opératoire, une surveillance continue des animaux pour détecter tout signe de détresse et un conditionnement comportemental très graduel. Chacune de ses étapes est associée à un ensemble de points limites stricts qui, s'ils sont dépassés, justifieront l'arrêt temporaire ou définitif de la procédure en cours. Par ailleurs, une grande attention est portée à l'environnement de nos animaux, avec des enclos de 4 individus permettant les interactions sociales dans un milieu spacieux et enrichis (perchoirs, lianes, jouets, etc). Des bassines sont aussi présentes dans les enclos quand les animaux en restriction hydrique n'y sont pas. Tout sera mis en oeuvre pour minimiser les nuisances sur les animaux impliqués dans ce projet. Notre recul de 10 ans dans l'emploi de ces approches expérimentales nous permet d'affirmer que leur impact négatif sur la santé des animaux est généralement minime et réversible. Le stress potentiel engendré par la manipulation des animaux et leur contention est réduit au maximum par une acclimatation lente et progressive à ces manipulations. Le stress hydrique potentiel durant les phases de conditionnement ou d'enregistrement est contrôlé de façon fine (évolution du poids, de la prise alimentaire, screening comportemental, complémentation hydrique éventuelle pour assurer les besoins journaliers). Enfin, si la pose d'une pièce de fixation est généralement très bien tolérée par les animaux, nous veillons à prévenir toute infection éventuelle autour de cette pièce par des nettoyages fréquents (une fois par semaine en général et plus si nécessaire).
Choix des espèces
Le singe macaque est un modèle central en Neurosciences Intégratives de par ses similitudes comportementales et cérébrales avec l'Homme et sa facilité de conditionnement sur des tâches cognitives complexes. Beaucoup de nos connaissances sur le cerveau proviennent d'études invasives menées sur ce primate. Avec l'avènement des techniques d'imagerie fonctionnelle chez l'Homme, puis leur implémentation chez le singe, il est devenu possible d'adresser la question des homologies interspécifiques de façon directe et ainsi de baser le transfert de connaissances sur des bases plus solides. Ces 2 espèces de primate ayant divergées il y a environ 25 millions d'années, le modèle singe offre de plus l'opportunité d'interroger d'un point de vue évolutif les substrats corticaux qui ont rendu possible l'émergence de certaines spécificités humaines liées à la cognition spatiale et/ou sociale (manipulation d'outils, hypersocialité, langage, etc.). Les animaux utilisés doivent avoir atteint l'âge adulte pour éviter des problèmes potentiels quand l'implant de tête est posé alors que le crâne n'a pas fini sa croissance. Ils ne doivent pas être trop vieux pour minimiser les risques liés à l'anesthésie et éviter la variabilité potentielle d'un déclin cognitif lié à l'âge.
Impact des expériences négatives précoces sur la cognition sociale et la fonction cérébrale des macaques – EU 2/2
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
Les effets de l'adversité sociale précoce ont un impact sur plusieurs domaines des fonctions sociales et cognitives, générant un certain nombre de déficits de régulation émotionnelle et d'attention qui peuvent perdurer tout au long de la vie de l'individu. Les troubles du développement humain, tels que l'anxiété et le trouble du déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité, comptent parmi les formes les plus répandues de troubles psychiatriques et sont connus pour avoir un impact extrêmement négatif sur la vie sociale. Ce projet à pour but de mieux comprendre ces pathologies, d'un point de vue mécanistique et comportemental afin de mieux les détecter et de les traiter. Le projet proposé utilisera un modèle de primate non humain pour mieux comprendre l'impact de l'adversité sociale précoce sur l'émergence de déficits sociaux et cognitifs, de la préadolescence à l'âge adulte. Pour ce faire nous allons profiter de l’existence d’un groupe de macaques rhésus unique sur le territoire français composé d’individus avec des histoires de vie très différentes. Ce groupe en provenance des USA est composé de 10 individus élevés avec leur mère et de 10 individus séparés de leur mère à la naissance et élevés en nursery avec d’autres bébés macaques. Le premier objectif du projet est de mieux comprendre comment la privation sociale précoce module le comportement dans trois dimensions principales de la cognition sociale : les fonctions de régulation émotionnelle, la perception sociale et l'attention. Afin de répondre a cet objectif nous utiliserons des tests comportementaux automatiques en accès libre (sans contrainte pour l’animal). Le deuxième objectif est de mieux comprendre comment l'altération des fonctions sociales associée à l'adversité précoce affecte l'activité des régions cérébrales impliquées dans le traitement sensoriel de la voix et des visages. Le troisième objectif est de mieux comprendre comment deux neurotransmetteurs naturellement présents dans le cerveau interviennent dans les déficits sociaux et d'attention associés à l'adversité précoce. Afin de répondre à ces deux derniers objectifs, l’activité cérébrale des macaques sera étudiée grâce à la réalisation des IRMs, une technique non invasive utilisé aussi chez l’humain. Le projet se déroulera dans deux établissements utilisateurs désignés EU1/2 et EU2/2.
Bénéfices attendus
Les effets de l'adversité sociale précoce chez l’humain ont un impact sur plusieurs domaines des fonctions sociales et cognitives, générant un certain nombre de déficits de régulation émotionnelle et d'attention qui peuvent perdurer tout au long de la vie de l'individu. Les troubles du développement, tels que l'anxiété et le trouble du déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité, comptent parmi les formes les plus répandues de troubles psychiatriques et sont connus pour avoir un impact extrêmement négatif sur la vie sociale. Ce projet à pour but de mieux comprendre ces pathologies, d'un point de vue mécanistique et comportemental afin de mieux les détecter et de les traiter. Spécifiquement, nous prédisons des différences entre les individus exposés à une adversité précoce et les individus élevés avec leur mère au sein de leur groupe social, en ce qui concerne (i) leur performance à des tâches comportementales de type social impliquant des stimuli affectifs (vocalisations, visages) et (ii) dans les réponses cérébrales à des modulations sensorielles impliquant des stimuli sociaux (vocalisations, visages) ou des modulations neuropharmacologiques. Nous testerons l’impact de l’ocytocine, neuromodulateur impliqué dans les comportements sociaux, ainsi que l’impact de la noradrénaline, neuromodulateur impliqué dans le contrôle de l’attention et de l’impulsivité. Ces résultats permettront de mieux comprendre comment l’adversité sociale précoce affecte l’émergence de déficits sociaux et cognitifs à l’âge adulte, avec des applications potentielles pour la détection et le traitement de ces déficits chez l’humain.
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 20 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 à l’EU2/2 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. Chacune des trois sessions de scanning à l’EU1/2 dure environ 3 heures incluant la sédation et l’anesthésie de l’animal, son positionnement dans le scanner, l’acquisition des séquences anatomiques et fonctionnelles, puis sa sortie et son réveil. Les sorties, absences et réintroductions auront un impact sur le ou les groupes et sur les individus de ces groupes pouvant engendrer des conflits avec blessures pendant l'absence de certains animaux et aux retours d'autres.
Impact sur les animaux
1) Pose des puces RFID : Stress lié à la capture pouvant nécessiter (rarement) une télé-anesthésie; mise à jeûn 12h avant l’anesthésie ; douleur liée à la piqûre pour l’anesthésie. 2) Transport à l’EU1/2: Stress lié à la capture pouvant nécessiter (rarement) une télé-anesthésie si la méthode standard (cage au bout du tunnel) ne fonctionne pas ; stress lié au transport. 3) Scans IRMf : Stress lié à la capture en cage de contention dans un environnement peu familier; douleur liée à la piqûre pour l’anesthésie; irritation de la trachée liée à l’intubation pour l’anesthésie gazeuse; accumulation d’agent de contraste dans les tissus cérébraux nécessitant une injection d’un chélateur du fer après la 3e session. 4) Hébergement à l’EU1/2: stress lié à la séparation du groupe social pendant une semaine, affectant potentiellement les groupes de manière répétée; stress lié à l’hébergement dans un environnement non familier; stress et blessures potentielles liées à la réintroduction dans le groupe social à l’EU2/2.
Devenir
Le projet ne prévoit la mort d'aucun individu, ils seront tous réintroduits dans leur groupe social.
Remplacement
La recherche scientifique actuelle montre que l’adversité sociale a des effets complexes sur le développement physiologique et cognitif, touchant le système immunitaire, la croissance, le métabolisme et des fonctions allant de la perception sensorielle à des capacités plus élaborées comme la socialisation et la régulation émotionnelle. Cependant, ces impacts ne peuvent être reproduits ni sur des modèles biologiques in vitro, ni sur des modèles computationnels in silico, nécessitant des études sur des organismes en interaction sociale. Ainsi, le recours à l’animal est essentiel. Pour modéliser les effets de l’adversité sociale en lien avec les comportements et les mécanismes cérébraux, les primates constituent des modèles privilégiés. Bien que diverses espèces sociales soient étudiées, seules les espèces partageant des structures cérébrales et des fonctions cognitives comparables à celles des humains offrent une pertinence suffisante. Parmi les primates, les macaques se distinguent par leurs comportements sociaux sophistiqués (hiérarchie, reconnaissance, coopération) et leurs similarités cérébrales avec l’humain, notamment au niveau du cortex préfrontal et de l’amygdale. Ces caractéristiques les rendent particulièrement adaptés à l’étude des effets de l’adversité sociale sur le cerveau et le comportement. Enfin, les études sur l’humain sont limitées par l’impossibilité de contrôler précisément les environnements précoces et leurs évolutions. L’expérimentation chez les macaques permet un contrôle rigoureux des conditions de vie, rendant les résultats plus fiables et transférables à l’humain. Ce projet s’appuie sur un groupe unique de macaques rhésus, dont une moitié a été séparée de leur mère à la naissance, offrant une opportunité unique pour explorer les liens entre adversité sociale, cerveau et comportement.
Réduction
Nous souhaitons profiter de la totalité de ce groupe de macaques unique composéde 10 individus contrôles et 10 individus avec adversité précoce. Ce nombre procurera la puissance statistique nécessaire pour détecter des différences même subtiles entre les deux groupes comme indiqué par des travaux publiés ayant comparé ces deux groupes plus jeunes. La taille de 20 individus correspond à la taille standard de groupes humains étudiés en IRMf et permettant des analyses avec les sujets en variable aléatoire (test T de Student) pouvant être généralisées au-delà de l’échantillon . Des analyses similaires réalisées lorsque ces mêmes animaux étaient plus jeunes ont permis d’observer de claires distinctions fonctionnelles sur des réseaux spécifiques. Les animaux correspondent à une cohorte suivie depuis le plus jeune âge. Le fait de suivre cette cohorte longitudinalement permet d'adresser les effets de l'adversité précoce chez les jeunes puis les adultes sans recours à de nouveaux animaux et correspond à un élément de réduction. Nous utiliserons un seul singe supplémentaire, non relié au groupe de 20 animaux, pour la mise au point du protocole d'IRM.
Raffinement
Les animaleries des deux EU font l’objet d’un planning d’enrichissements 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...). La pose des puces de radio-identification se fera lors du contrôle vétérinaire annuel, afin de limiter les interventions. Pour la capture pour le transport à l’EU1/2 nous amènerons le singe à se rendre volontairement dans une boite de transport accolée au tunnel de son hébergement dans laquelle il sera transféré puis dans une zone d’isolement temporaire en attendant son transport. En cas d’échec de cette méthode, il sera capturé par anesthésie par fléchage. Le fait de grouper les trois sessions d’acquisition sur une semaine consécutive permettra de n’effectuer qu’une seule capture, transport et réintroduction par animal au lieu de trois. Transport : les animaux seront placés dans des cages de transport adaptées et maintenus dans le noir (effet calmant) par un cache inox positionné sur la cage. Le compartiment du véhicule agréé est chauffé lors du transport. Séparation : Les individus ne seront séparés que temporairement (une semaine) de leur groupe social le temps du protocole d’anesthésie et d’acquisition IRM. Après la session IRM à l’EU1/2, au retour à l’EU2/2 les sujets sont surveillés en infirmerie puis réintégrés à leur groupe social le matin suivant. Les réintroductions sont faites selon les procédures validées par le responsable du BEA. Elles sont toutes supervisées par le responsable BEA et réalisées et suivies par l'assistante spécialisée. Sessions IRM au sein de l’EU1/2 : L’injection d’un agent de contraste permet d’augmenter le rapport signal/bruit et donc de diminuer le nombre de scans nécessaires par individu. Si un problème survient lors de l’anesthésie pendant l’IRM (par exemple arythmie, problème respiratoire, hypoxie, arrêt cardiaque, hypothermie etc.), alors le scan est stoppé immédiatement et l’animal est réveillé et surveillé. Les sessions de scans seront séparées par au moins une journée sans scanning permettant aux animaux une journée complète avec alimentation et hydratation normale avant la mise à jeun et anesthésie suivante. Les procédures ne prévoient pas d’infliger une douleur qui nécessiterait une analgésie; cependant des points limites adaptés ont été mis en place en cas de problèmes.
Choix des espèces
Les effets de l’adversité sociale sur le développement physiologique et cognitif touchent le système immunitaire, la croissance, le métabolisme, ainsi que des fonctions comme la socialisation et la régulation émotionnelle. Étudier ces impacts nécessite des organismes en interaction sociale, rendant l’expérimentation animale indispensable. Les macaques, par leur proximité cognitive et cérébrale avec l’humain, sont des modèles idéaux pour explorer ces effets. Leurs comportements sociaux complexes et leurs structures cérébrales, notamment au niveau du cortex préfrontal et de l’amygdale, permettent d’étudier des mécanismes comparables à ceux des humains. En raison des limites des études humaines, l’expérimentation chez les macaques, avec un contrôle strict des conditions de vie, offre des résultats fiables et transposables. Ce projet s’appuie sur un groupe unique de macaques rhésus pour approfondir ces liens: ce groupe en provenance des USA est composé de 10 individus élevés avec leur mère et de 10 individus séparés de leur mère à la naissance et élevés en nursery avec d’autres bébés macaques. Le groupe principal est constitué d'adultes ayant soit subi une adversité précoce dans l'enfance ou non. La phase d'étude des animaux est justifiée par les objectifs du projet, à savoir l'étude de l'impact des conditions sociales de développement sur le comportement et l'activité cérébrale à l'âge adulte.
Impact d’une exposition aberrante à la lumière au cours de l’adolescence sur le système circadien, l’humeur et la cognition chez le rongeur diurne Arvicanthis ansorgei
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Objectifs
Le cycle lumière/obscurité de 24 h synchronise l'horloge biologique du cerveau. La lumière a des effets positifs et négatifs selon ses caractéristiques (moment, durée, intensité, spectre, etc.). La littérature montre qu'une exposition aberrante à la lumière, notamment bleue la nuit, altère les rythmes, la cognition et induit des états dépressifs chez l'animal et l'Homme. Les cellules à mélanopsine de la rétine jouent un rôle clé dans la médiation de ces effets. La lumière pénètre dans l'organisme par la rétine, captée par par des cellules particulières, sensibles à la lumière bleue, convertissant le signal lumineux en un signal biochimique transmis aux structures cérébrales régulant les rythmes biologiques, l'humeur et la cognition. Les adolescents, plus sensibles à la lumière, présentent un risque particulier d'exposition nocturne à la lumière bleue, car les troubles mentaux surviennent souvent avant 25 ans. Nous émettons l’hypothèse que l'exposition à la lumière bleue nocturne pendant l'adolescence contribue au développement de troubles circadiens (par exemple un décalage du cycle veille sommeil ou un retard chronique à l'endormissement), affectifs et cognitifs à l’âge adulte. Cette étude sera réalisée sur le modèle diurne Arvicanthis ansorgei, plus pertinent que les rongeurs nocturnes comme les rats ou souris. Les objectifs sont : 1) Étudier l'impact de la lumière bleue nocturne sur le système circadien, l'humeur et la cognition via des tests comportementaux validés. 2) Analyser les conséquences sur la rétine, son fonctionnement et ses projections cérébrales. 3) Caractériser les effets dans les régions cérébrales cibles des cellules à mélanopsine régulant ces systèmes. Cette analyse, de la cellule au comportement, aura des résultats déterminants pour la recherche fondamentale et clinique. Avenant : Nos résultats montrent que les animaux exposés à la lumière nocturne ont un retard de rythme biologique, indiquant une perturbation de leur horloge interne. Une procédure étudiera le rôle de la sérotonine dans cette perturbation. Une autre teste si cet impact affecte leur capacité à se réajuster après un changement d'heure. Enfin, une troisième examine si la lumière bleue nocturne les rend plus sensibles au stress.
Bénéfices attendus
Le projet permettra de décortiquer l’impact de l'exposition à la lumière bleue nocturne pendant l’adolescence sur le développement des troubles circadiens, affectifs et cognitifs à l’âge adulte. Les données obtenues permettront d’élaborer de nouvelles stratégies pour limiter les effets délétères d’une exposition aberrante à la lumière bleue chez les adolescents.
Procédures
Pour définir l'impact d'une exposition nocturne à la lumière bleue, notre projet comporte 4 interventions. La première, l'électrorétinographie (ERG), évalue la fonction visuelle. Le test est similaire à celui chez l'homme, mais l'animal est endormi pendant l'enregistrement. Chaque test dure 45-60 min, avec deux passages : un avant et un après l'exposition à la lumière pour évaluer son impact. Ensuite, les animaux passeront 7 tests comportementaux validés pour étudier l'impact de la lumière sur leur système circadien, l'humeur et la cognition. La durée d'un test varie, mais chaque animal est testé environ 5 min. Pour étudier le rôle des cellules à mélanopsine rétiniennes, les animaux recevront des injections oculaires : une avec un "traceur" pour marquer les projections rétiniennes vers le cerveau, et une seconde avec des molécules pour cibler spécifiquement les cellules à mélanopsine et les détruire. Ces injections se font sous anesthésie et analgésie. Enfin, pour vérifier l'implication d'une structure cérébrale régulant l'humeur et la cognition, une chirurgie sera réalisée sous anesthésie. Des molécules pharmacologiques seront injectées pour moduler l'activité de cette structure. La procédure dure entre 30 et 45 min. Après récupération, un activateur de ces molécules sera injecté dans la cavité abdominale pour inhiber certains neurones. Avenant : suite aux premiers résultats, les animaux recevront une injection (moins d'une minute par animal) sur animal vigile pour bloquer un messager chimique spécifique. Ils subiront ensuite des changements de cycle lumineux. D’autres animaux seront soumis à des cycles lumineux simulant des décalages horaires ou à du stress par immobilisation (quotidiennement, pendant 2h maximum, et sur 3 semaines).
Impact sur les animaux
Les animaux peuvent être soumis à différentes interventions, susceptibles de causer des nuisances: 1) Impact généré par l'exposition à la lumière : nous nous attendons à une altération du système circadien, visuel, de l’humeur et de la cognition (objet même de la question). 2) A partir de 20 jours d'âge et jusqu’à la fin des procédures, les animaux seront placés individuellement dans des cages afin de mesurer le rythme de leur activité locomotrice en continu. L’isolement de l'animal sur une longue période est susceptible d’induire du stress chez les rongeurs. 3) Afin d’évaluer les paramètres de leur horloge biologique, les animaux seront placés pendant 15-20 jours à l’obscurité constante. Le placement de l’animal en obscurité constante est la procédure standard utilisée afin d’évaluer le fonctionnement endogène du système circadien, ce qui n‘induira aucune nuisance. 4) Pour étudier l’impact de la lumière sur l’humeur et la cognition, les animaux seront soumis à différents tests comportementaux susceptibles d’induire du stress. 5) Les animaux seront soumis à différents types d'injections, toutes réalisées sous anesthésie. 6) Les animaux seront également soumis à une technique d'électrorétinographie (ERG - permettant d'évaluer la fonction visuelle) susceptible d’induire des anomalies oculaires dans certains cas (inflammation, infection, rougeur, opacité…). 7) Les animaux seront soumis à une exposition à des cycles lumineux perturbants, et à une immonilisation pouvant provoquer du stress, des perturbations physiologiques, un incofort temporaire et une altération du comportement. avenant : l’administration de molécule dans l'abdomen peut causer une légère douleur et un inconfort temporaire à l’endroit de l’injection. Le décalage horaire simulé (jet lag) peut créer du stress, perturber leur activité et nuire à leur sommeil. Ces effets peuvent durer entre 10 et 15 jours, selon la rapidité avec laquelle l’animal se réajuste. Enfin, l’immobilisation peut provoquer une douleur, du stress, des comportements inhabituels, comme des bruits ou de l’agitation, une réduction de l’activité, une perte de poids ou un manque d'appétit. Ces effets varient en fonction de l'animal et de la durée et de l'intensité de l'immobilisation.
Devenir
Suite à l'ensemble des procédures les animaux seront mis à mort, les organes tels que la rétine et le cerveau seront prélevés afin de réaliser des analyses post-mortem.
Remplacement
Le but de ce projet est d’évaluer l’impact d’une exposition aberrante à la lumière durant l’adolescence sur le système circadien, visuel, la cognition et l’humeur. A ce jour, il n’est pas possible de modéliser informatiquement les différentes structures du cerveau sur lesquelles reposent ces fonctions, ni de reconstruire l’ensemble des structures impliquées, de la rétine aux régions cérébrales cibles, ce qui nécessite donc d’avoir recours au modèle animal. Le projet nécessite la réalisation d’expériences dans un environnement intégral, à l’échelle de l’animal.
Réduction
Le nombre d’animaux a été déterminé par méthode mathématique à l'aide de logiciels conçus à cet effet et sur la base notre connaissance du modèle de rongeur utilisé, des techniques mentionnées et de nos expériences à ce sujet, ainsi que sur la littérature scientifique actuelle. De plus afin de réduire le nombre total d'animaux: - Nous utilisons certaines approches non invasives (tests comportementaux) et longitudinales (ERG) ne conduisant pas à la mise à mort de l'animal. - Plusieurs prélèvements de tissus ainsi que certaines mises au point techniques seront réalisés chez le même animal. L'effet délétère de la lumière bleue sera évalué entre les groupes par des tests statistiques adaptés.
Raffinement
Des mesures seront mises en œuvre pour optimiser le bien-être des animaux tout au long des procédures. - Durant toute la durée des procédures les animaux seront placés individuellement dans des cages dans une pièce avec d'autres animaux isolés. Les animaux peuvent se voir et ont accès aux odeurs et bruits générés par leurs congénères. Ils restent ainsi en contact visuel et olfactif avec leurs congénères hébergés dans la même pièce. De plus, pour pallier à l'isolement des animaux, un enrichissement est apporté dans chaque cage (matériel de nidification et baton à ronger). Les procédures considérées comme invasives seront réalisées sous anesthésie et analgésie. Durant ces procédures la température de l’animal sera maintenue à l’aide d’un tapis chauffant. Les animaux sont ensuite suivis tous les 2 jours à l’aide d’une grille de score permettant d’objectiver différents paramètres (apparence, poids, examen clinique, comportement) et d’établir des points limites permettant d’interrompre les procédures et donc de soustraire l’animal à la souffrance.
Choix des espèces
Le choix de notre modèle animal s'est porté sur l'espèce de rongeur Arvicanthis ansorgei. En effet, notre étude multi-échelle (allant du comportement à la cellule) vise à identifier les effets délétères d'une exposition aberrante à la lumière bleue chez les adolescents (P20), afin in-fine, d'élaborer de nouvelles stratégies pour limiter son impact. Il semble donc plus pertinent d'utiliser un modèle diurne (période d'activité le jour, période de repos la nuit), comparable à la physiologie de l'homme. L’objectif du projet est d’exposer les animaux à de la lumière bleue nocturne à l’adolescence (P20) et d’évaluer ensuite les conséquences de cette exposition sur le système circadien, l’humeur et la cognition au stade adulte (P40).
Diversité sensorielle et conséquences sur le comportement, la cognition et la neurobiologie du rat
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Bien-être animal
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
Objectifs
Les rats sont des animaux qui utilisent énormément leur odorat. Pourtant, ils sont le plus souvent élevés dans des cages monotones et peu variés d'un point de vue des stimulations olfactives. Si on considère plus particulièrement leur alimentation, ils sont le plus souvent nourris avec un seul aliment complet, sous forme de granulés ou de poudre, ce qui correspond à un environnement alimentaire monotone (même aliment tous les jours) et sans variété (un seul aliment complet offert). Les rats sont pourtant des animaux omnivores opportunistes et leur comportement alimentaire naturel incorpore divers types d'aliments, variant dans le temps et l'espace. Ainsi, dans la nature, les rats passent une grande partie de leur temps à rechercher des aliments, en utilisant leur odorat. L'objectif de ce projet est de proposer une diversité sensorielle dans l'environnement des rats (sur l'aliment ou dans la cage) et d'en évaluer les conséquences comportementales (comportement alimentaire, comportement d'exploration olfactive, réactivité émotionnelle), cognitives (mémoire, reconnaissance d’objets) et neurobiologiques (notamment système de la récompense).
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus sont une meilleure connaissance des réponses comportementales et neurobiologiques des animaux se voyant proposer une diversité sensorielle dans un milieu d'élevage classiquement monotone. Il s'agit d'acquérir des connaissances fondamentales qui pourront être appliquées dans les élevages de rongeurs, et être potentiellement transposées à des animaux d'intérêt agronomique (bovins, ovins, ...).
Procédures
Tous les animaux sont soumis à des observations comportementales quotidiennes dans leur milieu de vie. Ils sont tous soumis à des pesées hebdomadaires (9 pesées par animal au total ; durée maximale de la pesée = 1 min ; durée maximale des manipulations pour la pesée, incluant la pesée = 3 min). Tous les animaux sont soumis à des tests comportementaux individuels visant à évaluer leur réactivité émotionnelle face à un environnement nouveau (une seule fois, 10 min), leurs apprentissages pour des objets nouveaux dans un environnement familier (une seule fois, 10 min), leur mémoire dans un environnement familier (une seule fois, 10 min), ainsi qu'un aliment odorisé nouveau dans leur cage de vie (deux fois, 1h - 30 min).
Impact sur les animaux
Les animaux rencontreront des situations pouvant être perçues comme stressantes au cours de ce projet, notamment : - Ce projet implique une légère restriction alimentaire (4h/j). Avant d'être habitués à ce rythme d'alimentation, les animaux peuvent ressentir une légère faim et/ou une frustration modérée. - Le suivi des consommations alimentaires à l'échelle individuelle implique une vie en cage individuelle, impliquant un isolement social partiel (j11-j52) pouvant impacter négativement et modérément le bien-être de l'animal. - Certains tests comportementaux sont mis en place pour évaluer la réactivité émotionnelle des animaux ; ils induisent donc un stress modéré. - Les pesées hebdomadaires nécessitent une manipulation douce de l'animal et le passage dans une cage de pesée (litière propre) sur une courte durée (
Devenir
Les animaux sont tous euthanasiés pour prélèvement d’organes.
Remplacement
Le rat est le modèle d'intérêt de cette problématique scientifique, cherchant à étudier l’influence d’une diversité sensorielle sur ses comportements alimentaires, sa cognition et sa neurobiologie, il ne peut donc pas être remplacé.
Réduction
Aux vues des variabilités inter-individuelles généralement observées dans le cas de mesures comportementales et d'analyses des structures et stimulations cérébrales, un effectif de 16 individus par groupe et par sexe (soit 96 animaux au total), divisé en deux sous-groupes pour les analyses des structures et stimulations cérébrales, est recommandé pour conduire cette expérimentation et permettre une analyse statistique fiable des données récoltées.
Raffinement
Le raffinement des conditions d'élevage se traduit par la présence de bâtons de bois pouvant être grignotés, de matériel de nidification, d'objet à manipuler (boule à thé), et la présence de stimulations olfactives variées pour 2 groupes sur 3. Le raffinement des procédures expérimentales se traduit par la mise en place de phase d'acclimatation à l'environnement de vie, d'habituation aux procédures expérimentales, et de familiarisation progressive aux odeurs. La restriction alimentaire 4h/j est spécifiquement mise en place en fin de phase diurne, quand les animaux sont au repos et consomment pas (ou très peu) d'aliment pour réduire les effets négatifs potentiels. La période de vie en cage individuelle est réduite autant que possible au regard des objectifs scientifiques du projet. L'isolement social n'est pas total puisque des communications olfactives, visuelles et auditives sont possibles dans l'élevage. Une feuille de papier, type sopalin, est ajoutée en tant qu’enrichissement occupationnel, pouvant aussi servir de matériel de nidification, pendant les périodes d'isolement social partiel des animaux. De plus, lors de ces périodes, un enrichissement social est mis en place avec des animaux réunis en paires stables (toujours les mêmes animaux réunis ensemble), dans une cage d'hébergement standard dédiée, 1h/j, 6j/7. Lors du changement de litière dans les cages de vie, une partie du nid des animaux est transféré dans la nouvelle litière pour permettre une continuité olfactive et limiter le stress potentiellement induit par la modification sensorielle de leur environnement de vie.
Choix des espèces
Les rats représentent 8% des animaux utilisés à des fins scientifiques et ils sont élevés dans des conditions olfactives qui peuvent ne pas répondre à leurs besoins naturels et comportementaux. En effet, ce sont des animaux curieux, olfactifs, omnivores opportunistes qui sont pourtant élevés dans des environnements olfactifs et alimentaires plutôt monotones. La question de la diversité sensorielle et de son influence potentielle sur les comportements alimentaires, la cognition et la neurobiologie est donc tout à fait pertinente chez cette espèce. Les animaux étudiés sont âgés de 4 semaines (stade juvénile) à 11 semaines (début de la phase adulte). Cette période correspond à une période de maturation du système olfactif chez les rats, ce qui rend donc cette période pertinente pour répondre à nos questions de recherches.