Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 18/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-114132)
20 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l’issue pour contrôle histologique. Une chirurgie de trente à quarante-cinq minutes leur implante un plot d’enregistrement dans le crâne, dispositif de cinq grammes qui impose un hébergement individuel pendant toute l’étude, soit jusqu’à six mois sans contact avec des congénères. Dix d’entre elles reçoivent trois stimulations électriques aux pattes lors d’un test de conditionnement contextuel, répété jusqu’à trois fois, pour mesurer comment l’activité des cellules de direction de la tête se modifie avec la mémoire à long terme. Le porteur écarte le remplacement en indiquant que ces procédures ne pourraient pas non plus être conduites chez l’humain, du fait de leur caractère invasif.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’objectif principal est de mieux comprendre comment les circuits neuronaux se réorganisent au cours de la formation de la mémoire déclarative (la mémoire pour des faits et des événements). Un grand nombre d’études chez l’humain et chez l’animal a montré que cette mémoire est initialement dépendante de l’activité d’une structure cérébrale, l’hippocampe. Au cours du temps on assiste à son désengagement progressif et en parallèle à une augmentation de l’activité corticale. Ce processus de réorganisation des circuits neuronaux est appelé consolidation systémique. Cette réorganisation est possible grâce à la communication entre l’hippocampe et le cortex, à travers une troisième structure, le thalamus, dont l’activité augmente au cours de la formation de la mémoire. Toutefois, une étude récente a montré qu’un noyau spécifique du thalamus, le noyau antérodorsal, montre un patron d’activité très différent. Ce noyau présente une très faible activation durant la formation de la mémoire, alors que le reste du thalamus est fortement activé. Ceci a été montré en utilisant des techniques d’imagerie cellulaire permettant d’extraire une photographie de l’état d’activation d’un réseaux neuronale à un instant bien précis, mais ne fournissant aucune information sur la fonctionnalité de ce même réseau. L’objectif de l’étude présent est donc d’obtenir un corrélat fonctionnel de l’inhibition de ce noyau durant la mémoire à long-terme. Pour cela nous proposons d’étudier comment l’activité des neurones du noyau antérodorsal se modifie durant la mémoire à long-terme, chez la souris. En particulier, nous allons nous intéresser à un corrélat bien caractérisé, qui est l’activité directionnelle. En effet, une proportion importante des neurones de ce noyau s’active lorsque la tête de la souris pointe vers une direction précise. Ces cellules, nommées cellules de direction de la tête, permettent à l’animal de s’orienter dans tout environnement en fournissant une information très générale relative à l’orientation de la tête et du corps dans l’espace. Nous nous attendons à une diminution significative de l’activité de ces cellules lorsque les souris durant la mémoire à long-terme.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet permettra de caractériser les substrats neuronaux de la formation d’une mémoire contextuelle, similaire à la mémoire déclarative chez l’humain. La compréhension fine des processus de modification des circuits neuronaux sous-tendant la formation de cette mémoire est essentielle pour comprendre non seulement son fonctionnement, mais aussi son dysfonctionnement dans le cadre de différentes pathologies neurodégénératives, telles que la Maladie d’Alzheimer.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux (N=20) sont soumis à deux interventions principales: une procédure chirurgicale et une procédure comportementale couplée à l’enregistrement neuronal. La procédure chirurgicale, d’une durée comprise entre 30 et 45 minutes environ, prévoit d’implantation du plot d’enregistrement. Pour la procédure comportementale, les animaux sont d’abord maintenus doucement par l’expérimentateur pour permettre le branchement du câble d’enregistrement sur le plot. Cette étape a une durée de 30-60 secondes. Afin de minimiser le stress des animaux, ils sont habitués à cette légère contention avant et après la chirurgie, au cours de séances quotidiennes de manipulation. Puis ils sont introduit dans le dispositif comportemental. Le premier dispositif est une arène circulaire de 80-100cm de diamètre; les animaux sont laissés libre d’explorer cet environnement pour une session de 10-15 minutes effectuée une fois par jour pour toute la durée de l’étude. L’ensemble des souris sera également soumis au test de conditionnement contextuel 3 fois au maximum pendant toute la durée de l’étude. Cette tâche comprends 3 sessions d’exploration de 5 minutes dans une arène rectangulaire (31cm * 24cm) ; durant la deuxième de ces sessions, la moitié des animaux (N=10) subira 3 stimulations au niveau des pattes, ce qui entraîne une légère douleur; l’autre moitié des souris (N=10) sera simplement insérée dans le même dispositif en l’absence des stimulations. La durée totale de l’étude est de 6 mois au maximum.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Nuisance attendues : – la chirurgie, sous anesthésie générale profonde, d’une durée comprise entre 30 et 45 minutes, entraîne une lésion au niveau du crâne et du stress. Cette chirurgie permet d’implanter les électrodes dans le thalamus antérieur (N=20 souris). Toutes les souris seront soumises à l’enregistrement de l’activité neuronale au cours de deux tests comportementaux. – le plot d’enregistrement implanté en chronique entraîne une gêne modérée de par son encombrement et son poids (5 g environs), et impose un hébergement individuel pour préserver sa fonctionnalité. Il y a donc une restriction des interactions sociales durant la totalité de l’étude; un enrichissement supplémentaire dans la cage d’hébergement est mis en place. – la manipulation pour le branchement du câble d’enregistrement nécessite une légère contention de l’animal pendant quelques secondes uniquement. – en fin d’expérimentation, les animaux sont mis à mort par injection d’un agent euthanasiant, sous anesthésie.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin des expériences tous les animaux seront mis à mort. Cette décision découle des objectifs de l’expérimentation, à savoir la réalisation des contrôles histologiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
La nature même des expériences ne permet pas d’envisager de remplacement. En effet, elles reposent sur l’étude du comportement des souris, ce qui ne peut pas être realisé à partir de modèles in vitro ou des modèles artificiels (basés sur des simulations sur ordinateur). Du fait du caractère invasif des procédures (implantation d’électrodes) elles ne peuvent pas non plus être conduites chez l’humain.
2. Réduction
Le calcul du nombre d’animaux utilisés reflète la recherche d’un juste équilibre entre la nécessité de répliquer les observations pour obtenir des résultats statistiquement valables (les phénomènes étudiés pouvant présenter une variabilité interindividuelle importante, notamment dans l’étude du comportement) et celle de réduire la taille des effectifs. Le nombre d’animaux ici présenté a été estimé sur la base de nos expériences antérieurs à la fois sur le comportement et l’enregistrement de l’activité neuronale, et sur un test de puissance statistique permettant de réduire au maximum le nombre d’animaux tout en ayant suffisamment de données pour une inférence statistique valide. Nous mettrons en place deux stratégies pour réduire le plus possible le nombre d’animaux utilisés. D’une part, nous allons tout d’abord caractériser l’activité neuronale des souris dans une tâche d’exploration libre, et seulement lorsque un nombre significatif de neurones sera isolé (au moins 10 neurones) les animaux seront soumis à la tâche de conditionnement. De l’autre part, nous essayerons de répéter la tâche de conditionnement contextuel 3 fois pour chaque animal (avec un délai d’un mois au moins), en modifiant le plus possible l’apparence du contexte (en changeant la couleur des murs et les repères visuels). Ces deux stratégies permettront de maximiser le nombre de neurones caractérisés, et ainsi reduire le nombre des animaux utilisés.
3. Raffinement
Les animaux sont habitués à la manipulation et à la salle d’expérimentation pendant 10 jours avant le début du protocole afin de diminuer leur stress. La chirurgie est optimisée pour réduire la durée de l’opération (30-45 min). La souffrance est modérée car la chirurgie est réalisée sous anesthésie profonde. Les principaux paramètres vitaux (température, fréquence respiratoire) sont contrôlés tout au long de la chirurgie. Afin de diminuer la douleur, un analgésique puissant à action prolongée est administré en préopératoire, permettant ainsi de couvrir la phase post-opératoire. En complément, un analgésique anti-inflammatoire et de la solution physiologique sont administrés en début d’opération pour anticiper l’apparition d’éventuelles douleurs et hydrater l’animal. Des points limites spécifiques ont été définis et seront appliqués tout le long de l’expérience.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Il s’agit d’un étude pilote dont l’hypothèse est basée sur des résultats précédents, chez la souris. Il est donc impératif de maintenir les mêmes conditions expérimentales, ce qui inclus l’utilisation de la même espèce. De plus, un grand nombre d’articles publiés ont étudié les bases neurales de la formation de la mémoire chez la souris. On pourra donc se baser sur des connaissances bien établies pour poursuivre ce projet et ainsi éviter de multiplier les expériences et l’utilisation d’un grand nombre d’animaux. Les animaux seront testés à l’âge adulte (8-12 semaines, 18-28g). Ce temps est nécessaire pour que le système nerveux soit mature et est classiquement utilisé pour mesurer les performances comportementales de souris adultes. Ceci nous permet de comparer les résultats obtenus avec nos données antérieures et celle de la littérature.