Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 08/11/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-089008)
40 rats et 80 rats roussards du Soudan (Arvicanthis) vont être utilisés, tous tués à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Tous subissent l’implantation chirurgicale d’une électrode dans le cerveau et un protocole de décalage horaire, une partie une restriction d’accès à l’eau et l’administration de fluoxétine, puis des stimulations électriques répétées, l’euthanasie servant à vérifier le site d’implantation. Le porteur étudie le fonctionnement de l’horloge biologique chez une espèce diurne. Il affirme que ces bases neurales ne peuvent être reproduites in vitro ni in silico et nécessitent l’animal vivant.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’horloge principale est responsable de la régulation de tous les rythmes du corps et permet à l’organisme de s’adapter et d’anticiper les changements environnementaux. La perturbation des cycles externes peut nuire à notre santé. Des études récentes chez l’homme indiquent que la perturbation de l’horloge, tels que ceux causés par l’exposition à la lumière artificielle de nuit, par le jet lag ou par le travail posté, augmente le risque de développer des maladies cardiovasculaires, des troubles du sommeil, de la dépression et maladies métabolique. L’activité électrique de l’horloge biologique est la première étape de la formation de son signal de sortie qui détermine la libération de signaux capable de synchroniser toutes les fonctions rythmiques du corps, y compris l’activité comportementale. Il n’est pas clair quel est l’effet de l’activité électrique de l’horloge sur l’activité comportamentale, et si en stimulant l’activité électrique de l’horloge centrale on peut renforcer l’amplitude du rythme de l’activité comportementale, qui au contraire diminue avec l’âge. Ainsi, le premier objective est de définir l’effet de l’activité électrique de l’horloge sur l’activité comportementale chez une espèce diurne (Arvicanthis) et chez une espèce nocturne (rat) ; et de tester chez des Arvicanthis âgée si la stimulation de l’activité électrique de l’horloge peut augmenter l’amplitude du rythme d’activité comportementale. Un des signaux qui influence l’horloge biologique est la sérotonine qui peut modifier l’activité de l’horloge. Ainsi, le second objective de ce projet est de tester si une augmentation de sérotonine, peut accélérer la resynchronisation de l’activité comportementale de l’animale a un nouveau cycle de lumière /obscurité décalé de 6h.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Dans la société moderne, les rythmes sont perturbés et de plus en plus de preuves montrent que cela est nocif pour la santé. Les mécanismes de fonctionnement de l’horloge ne sont pas clairs chez les espèces diurnes, interdisant le développement de thérapies pour l’amélioration des fonctions diurnes, y compris humaines. Ce projet améliorera notre compréhension du fonctionnement de l’horloge centrale chez une espèce diurne. Cela fournira des informations utiles pour développer des stratégies efficaces pour améliorer les fonctions de l’horloge chez l’homme jeune et âgé. Plus précisément ce projet : 1. Fournira des informations sur la relation entre l’activité électrique et l’activité locomotrice chez les animaux diurnes, et les éventuelles différences avec les animaux nocturnes. Ces informations peuvent aussi être utilisées pour améliorer les conditions des patients qui présentent des pathologies associées à des troubles circadiens (troubles journaliers comme dans différents troubles de l’humeur, y compris la dépression). 2. Fournira des informations sur comment la signalisation sérotoninergique interagit avec la lumière pour déphaser l’horloge biologique chez une espèce diurne. Ces résultats pourraient permettre le développement de stratégies pour aider à combattre la désynchronisation circadienne chez les travailleurs postés et lors de décalage horaire.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
16 animaux seront soumis à un protocole de décalage horaire, dont 10 seront soumis à une restriction temporelle d’eau (accès à l’eau 6h par jour), pour un total de 16 jours (4 jours de restriction temporelle d’eau suivis de 5 jours d’accès à l’eau ad libitum). Cette restriction temporelle d’eau est nécessaire pour l’administration de fluoxétine-qui entraîne une augmentation des niveaux de sérotonine-(6 jours au total) à des moments précis de la journée. 6 animaux seront soumis au même protocole (décalage horaire) mais auront toujours accès à l’eau. Ces Arvicanthis seront soumis à une chirurgie de 1 heure 1 mois après la fin du protocole de décalage horaire (durée totale 47 jours). Tous les animaux (120) seront soumis à une chirurgie de 1h qui est nécessaire pour l’implantation de l’électrode de stimulation de la zone de la zone d’intérêt. 40 jeunes (2-5 mois) Arvicanthis (dont 16 issues du protocole de décalage horaire) et 40 jeunes (2-5 mois) rats, recevront 4 stimulations électriques par jour (durée 2h), pendant 6 jours dans 3 conditions de lumière (2 jours en 12h lumière : 12h d’obscurité, 2 jours en obscurité constante, 2 jours en lumière constante). 40 Arvicanthis âgées (>12 mois) recevront une stimulation électrique par jour (durée 2h-4h), pendant 3 jours (1 jour en 12h de lumière : 12h d’obscurité, 1 jour en obscurité constante, 1 jour en lumière constante).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La restriction temporelle d’accès à l’eau (6h) est nécessaire pour administrer la fluoxétine à un moment donné du temps journalier. Cependant, cela pourrait entraîner une déshydratation (dont l’importance sera évaluée dans une manipe pilote). Si une diminution de la prise d’eau est constatée, cela pourrait entrainer une diminution de la prise alimentaire et une conséquente perte de poids, entrainant un stress de l’animal. Dans une expérience précédente dans notre groupe de recherche, les Arvicanthis ont été traités pendant 5 jours avec la fluoxétine. Aucun effet délétère n’a été observé sur le bien être des animaux pendant et après le traitement à la fluoxétine. La chirurgie stéréotaxique, qui est nécessaire pour l’implantation de l’électrode de stimulation, peut entraîner une perte modérée de poids. Compte tenu que la chirurgie comporte une incision cutanée au niveau du crâne, une infection ou une inflammation des plaies cutanées ne peut pas être exclu. La restriction temporelle d’accès à l’eau (6h) est nécessaire pour administrer la fluoxétine à un moment donné du temps journalier. Cependant, cela pourrait entraîner une déshydratation (dont l’importance sera évaluée dans une manipe pilote). Si une diminution de la prise d’eau est constatée, cela pourrait entrainer une diminution de la prise alimentaire et une conséquente perte de poids, entrainant un stress de l’animal. Dans une expérience précédente dans notre groupe de recherche, les Arvicanthis ont été traités pendant 5 jours avec la fluoxétine. Aucun effet délétère n’a été observé sur le bien être des animaux pendant et après le traitement à la fluoxétine. La chirurgie stéréotaxique, qui est nécessaire pour l’implantation de l’électrode de stimulation, peut entraîner une perte modérée de poids. Compte tenu que la chirurgie comporte une incision cutanée au niveau du crâne, une infection ou une inflammation des plaies cutanées ne peut pas être exclu.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux (80 Arvicanthis, 40 rats) seront mis à mort à la fin du projet. L’euthanasie est nécessaire à la vérification du site d’implantation de l’électrode de stimulation.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
La compréhension des bases neurales de la diurnalité, qui implique au vu des connaissances actuelles un circuit de plusieurs structures cérébrales interconnectées, dont le schéma ne peut actuellement être reproduit avec une approche in vitro ou in silico, nécessite une approche in vivo chez l’animal vivant pour atteindre l’objectif.
2. Réduction
Notre approche longitudinale (enregistrement en continu d’un même animal dans différentes conditions expérimentales, animal utilisé comme son propre controle) permet de réduire considérablement le nombre d’animaux utilisés et de réduire la variabilité inter- individuelle. Le nombre d’animaux utilisés nous permettra d’obtenir des résultats statistiquement fiables. Les résultats seront exploités avec des tests statistiques adaptés.
3. Raffinement
Les Arvicanthis seront gardés en cages ouvertes individuelles pour enregistrement rythmes journaliers, car les animaux adultes sont agressifs entre eux. Les animaux gardent des contacts olfactifs et auditifs avec les congénères dans la même pièce. Les cages sont enrichies avec un bâton à ronger. Les cages d’enregistrement in vivo sont équipées d’un joint tournant permettant à l’animal de rester libre de ses mouvements. La procédure invasive sera réalisée sous anesthésie générale et analgésie. L’état de santé des animaux sera évalué au cours de l’étude et des points limites spécifiques ont été établis permettant d’interrompre les procédures et soustraire l’animal à la souffrance.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Rats: Pour comprendre la physiologie de l’horloge chez les animaux diurnes, nous devons aussi étudier les différences avec ll’horloge chez les nocturnes. La comparaison entre nocturne et diurne apporte des informations supplémentaires sur ce qui est différent entre les deux espèces. Cela permet d’améliorer les stratégies biomédicales actuellement en place, qui sont basées sur des informations provenant d’animaux nocturnes. Le choix de cette espèce nocturne est principalement basé sur le fait que le rythme de l’activité électrique de l’horloge biologique chez le rat a déjà été caractérisé. Ceci est nécessaire pour appliquer correctement notre protocole de stimulation Arvicanthis: Comprendre les bases neuronales de la diurnalité nécessite l’étude des animaux diurnes. La disponibilité du Rat roussard du Soudan (Arvicanthis ansorgei), un rongeur diurne élevé au Chronobiotron, est une opportunité unique d’atteindre cet objectif. Rats et Arvicanthis jeunes adulte (2-5 mois), pour étudier un système circadien mature et non-sénescent. Arvicanthis âgés (> 12 mois), pour tester l’effet de la stimulation électrique sur des animaux présentant un rythme faible d’activité comportementale.