Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 18/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-089326)
Des chirurgies stéréotaxiques d’une heure trente, des implants crâniens, des canules dans le cerveau, des puces télémétriques dans l’abdomen et un hébergement individuel prolongé attendent une partie des 10 525 souris de ce projet sur la vascularisation du cerveau pendant la gestation. Le niveau de souffrance déclaré reste léger pour 8 681 d’entre elles, modéré pour 1 844. Le porteur reconnaît que l’hébergement individuel génère un stress social et affirme développer des méthodes pour l’éviter, tout en indiquant que l’étude de la dynamique individuelle doit précéder celle du groupe. Les souris sont tuées pour examen histologique de leur cerveau, celles qui ne portent pas le patrimoine génétique recherché le sont faute de pouvoir être replacées, et une partie des porteuses est gardée en vie pour entretenir les lignées.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le réseau de vaisseaux sanguins dans le cerveau adulte dans des conditions saines est considéré comme un réseau très stable. Lorsque l’activité du cerveau augmente ou diminue, on pensait que le diamètre des vaisseaux sanguins simplement augmentait ou diminuait pour apporter plus ou moins d’oxygène, de glucose, de nutriments aux cellules du cerveau. Cependant, de manière inédite, en utilisant des outils de reconstruction en 3D du réseau vasculaire du cerveau entier (qui permet de visualiser toutes les veines et artères du cerveau), nous avons découvert que la gestation induisait aussi la formation de nouveaux vaisseaux. En fin de gestation, nous avons observé une augmentation du nombre des vaisseaux dans certaines régions du cerveau importantes pour le comportement maternel. Dans ce projet, nous proposons d’étudier les mécanismes qui permettent la formation de ces nouveaux vaisseaux, et d’explorer les conséquences de ces changements sur la fonction du cerveau et sur le comportement maternel en utilisant des souris de différentes lignées génétiquement modifiées.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet est pionnier dans l’étude de la plasticité vasculaire cérébrale à l’âge adulte. Il permettra de démontrer que le système vasculaire peut s’adapter à des changements physiologiques, et de comprendre comment ces adaptations influencent l’activité/fonction du cerveau, ainsi que le comportement de l’animal. Certaines pathologies neuropsychiatriques présentent par ailleurs des défauts d’activité neuronale dans certaines régions du cerveau, associés à des anomalies de la vascularisation cérébrale. Identifier et comprendre ainsi les mécanismes qui sous-tendent la plasticité vasculaire permettra peut-être dans le futur de rectifier ces anomalies et/ou de moduler l’activité cérébrale en ciblant le système vasculaire dans un but thérapeutique.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Une partie des souris aura un prélèvement d’un petit fragment de queue pour connaitre leur patrimoine génétique (Durée inférieure à 1minute par animal, une fois). Une partie des souris aura une procédure chirurgicale, sous anesthésie et analgésie adaptées, pour implanter un implant hormonal (durée 20minutes par animal, une fois), puis recevra soit une injection intraveineuse immédiatement toujours sous anesthésie (10 minutes par souris, une fois) ; soit une injection intraveineuse 1 à 2 semaine après sur animal vigile (10 minutes par souris, 1 fois).Une partie de ces animaux recevra également des injections en intrapéritonéale pour la mise en place du modèle (moins d’1 minute, 1fois par jour, pendant 5 jours). Une partie des souris sera soumise à des injections dans le cerveau au cours d’une chirurgie sous anesthésie générale qui durera jusqu’à 1h30 par souris (stéréotaxies). En plus des stéréotaxies, une partie des souris recevra des injections en intrapéritonéale pour la mise en place du modèle (1 injection par jour par souris pendant 15 jours). En plus des stéréotaxies, une autre partie des souris recevra des puces télémétriques en intrapéritonéale pour mesure de la température (en même temps que stéréotaxie, anesthésie générale, 1h30 en tout maximum), sera hébergée seule pour étudier le comportement de nidification et aura 2 prélèvements de sang (5 minutes maximum) avec 9 jours d’écart en vigile. En plus des stéréotaxies, une autre partie des souris sera hébergée seule suite à l’installation d’un implant sur leur tête (en même temps que stéréotaxie, anesthésie générale, 1h30 en tout maximum) pour manipuler l’activité neuronale. Trois à cinq sessions d’enregistrement de 5 minutes seront effectuées chaque jour pendant 3 jours. En plus des stéréotaxies, une autre partie des souris sera hébergée seule suite à l’installation d’une canule dans le cerveau (en même temps que stéréotaxie, anesthésie générale, 1h30 en tout maximum) pour enregistrer l’activité des neurones sur souris vigiles (1 enregistrement de 30 minutes par souris par jour, 4 fois). Quelques souris seront opérées pour faire de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore. La pause d’un cathéter, et l’enregistrement se feront sous anesthésie générale. Cette opération durera environ 1h en tout, et l’enregistrement sera réalisée 2 fois. Tous les animaux seront euthanasiés par une méthode règlementaire en fin de procédure.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les contentions et manipulations pourront générer un stress chez les animaux. Lors du prélèvement du fragment de queue pour connaitre leur patrimoine génétique, les animaux pourront ressentir une légère et brève douleur. Lors des procédures chirurgicales, ils pourront ressentir un inconfort et des douleurs post-opératoires. L’anesthésie générale associée aux chirurgies impliquera une hypothermie et des risques rares de problèmes cardiorespiratoires. L’implantation de dispositifs dans l’animal pourra générer une gêne et de rares risques d’inflammation ou infection. Les animaux pourront ressentir une légère et brève douleur lors des prélèvements de sang et lors des injections. L’hébergement individuel nécessaire pour certaines procédures génèrera un stress social pour les animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux sont euthanasiés à l’issue de chaque procédure pour examen histologique de leur cerveau. Les animaux non porteurs du patrimoine génétique d’intérêt seront euthanasiés car ils ne pourront pas être réutilisés ou replacés du fait de leur modification génétique spécifique. Une partie des animaux porteurs du patrimoine génétique d’intérêt sera maintenu en vie pour le maintien de nos lignées.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’utilisation d’organismes vivants, plus précisément de souris ne peut être remplacée pour ce projet, car nous étudions l’impact de la gestation (nécessité d’une espèce vivipare) sur la plasticité vasculaire dans le cerveau, ainsi que les conséquences de cette plasticité sur l’organisme entier (comportement, température corporelle, activité des neurones…). De plus, la souris reste le modèle de mammifère le plus pratique pour la manipulation génétique qui nous permet de cibler certains types cellulaires et certains mécanismes moléculaires précis. Cependant, si le projet permet de découvrir des voies de signalisation importantes pour la néo-angiogenèse, en réponse aux hormones, de futures études pourraient être menées en utilisant des cellules en culture.
2. Réduction
Nous avons réduit dans ce projet le nombre d’animaux au minimum tout en s’assurant de l’obtention de données statistiques robustes afin de n‘utiliser que le nombre strictement nécessaire d’animaux. Cet effectif a été déterminé d’après notre expérience passée sur l’étude des changements de densité des vaisseaux sanguins. Ceci a été rendu possible par le développement de logiciels d’analyse bio- informatique de la vascularisation cérébrale à haute précision, permettant la réduction du nombre d’animaux nécessaires par groupe. Pour ce projet de 5 ans, nous utiliserons 10525 souris au total. Le nombre de souris nécessaires a été établi par un calcul de puissance.
3. Raffinement
Les souris seront hébergées de manière conforme à la réglementation et seront observées quotidiennement. La biopsie de l’extrémité de la queue sera réalisée sur des animaux jeunes (cicatrisation rapide) et limité à la plus petite taille possible. Ce geste rapide et parfaitement maitrisé sera réalisé au calme dans une pièce dédiée. Nous utilisons une grille de lecture standardisée du comportement de nidification afin de limiter les variations inter expérimentateurs et inter cohortes. Pour chaque procédure, des points limites sont respectés et établis, sur 1) le suivi du poids de l’animal et 2) l’étude d’expressions corporelles de la souffrance (posture, expression faciale, position des oreilles, du nez). Dans les procédures concernées, nous mettons en place l’utilisation d’analgésiques adaptés, ainsi qu’un suivi rigoureux des animaux opérés. Les expérimentateurs sont formés aux techniques de chirurgie. Suite aux chirurgies, les souris seront placées dans des cages de réveil à 37degrés pour récupérer avec un suivi de réveil, puis dans des cages enrichies (maisonnette, batônnets en bois, différente sorte de matériel de nidification) où elles recevront des analgésiques adéquats selon les bonnes pratiques, ainsi qu’un suivi post-opératoire renforcé (examen et pesée) sur une durée qui peut aller jusqu’à une semaine ou plus selon les chirurgies. Nous développons actuellement de nouvelles méthodologies pour suivre le comportement en groupes afin d’éviter l’hébergement individuel, mais l’étude de la dynamique individuelle est nécessaire avant de passer à la dynamique de groupe. Afin de mieux surveiller les animaux hébergés seuls, les cages présenteront des étiquettes spécifiques, avec la date de début d’isolement. Nous développons aussi dans ce projet une technologie de stimulation optogénétique non filaire (par induction magnétique), qui permet l’étude du comportement sur des animaux non-attachés, et donc complètement libres de leurs mouvements, via un implant crânien permettant l’optogénétique non fibrée. De plus, l’utilisation de puces télémétriques nous permet d’éviter de manipuler les souris tous les jours à plusieurs reprises pour mesurer leur température.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Ce projet étudie l’impact de la gestation sur la physiologie neurovasculaire. Il est donc nécessaire de travailler chez des mammifères. Au sein des mammifères, la souris représente le modèle idéal pour étudier la plasticité neurovasculaire pendant la gestation, du fait de l’existence d’outils génétiques, et d’outils bio-informatiques pour la cartographie du réseau vasculaire cérébral de cette espèce. Étant donné que nous étudierons les effets de la gestation sur la plasticité vasculaire, nous utiliserons des femelles sexuellement matures adultes de 8 à 15 semaines pour ce projet. Le prélèvement pour connaitre le patrimoine génétique des animaux sera fait à l’âge de 7 à 10 jours.