Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 07/04/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-138669)
540 poissons cichlidés vont être utilisés, tous tués à l’issue, dans des procédures classées de gravité légère. Ils reçoivent une injection unique de manganèse, un produit de contraste que le porteur décrit lui-même comme neurotoxique et s’accumulant dans le cerveau, subissent des tests comportementaux après une phase d’entraînement de vingt jours, puis une IRM d’environ deux heures sous anesthésie, avant que leur cerveau soit prélevé. L’objectif est de comprendre le rôle d’une structure cérébrale propre aux poissons téléostéens et l’évolution des capacités cognitives. Le porteur affirme qu’une étude fonctionnelle de ces espèces est « indispensable » et que la taille du cerveau du poisson zèbre ne suffit pas pour cette imagerie.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Des études montrent que certains poissons comme les labres et les cichlidés (du groupe des poissons téléostéens) sont doués de capacités cognitives dites « supérieures ». Par exemple, des tests ont mis en évidence qu’ils sont capables d’utiliser des outils, qu’ils ont la faculté de se reconnaitre (test du miroir) ou encore qu’ils ont une communication multimodale complexe. Les cerveaux des poissons téléostéens sont organisés de façon très différente de ceux des mammifères, et leurs structures et leurs fonctions demeurent peu connus. En particulier, une structure de la partie ventrale du cerveau, le lobe inférieur, n’existe que chez les téléostéens, et n’est pas retrouvée chez les mammifères ou les oiseaux. Les fonctions de cette structure demeurent inconnues, et des travaux précédents suggèrent qu’elle pourrait être impliquée dans les fonctions cognitives remarquables des cichlidés et des labres. Notre projet consiste donc à étudier l’organisation du cerveau des cichlidés via une étude IRM à la fois anatomique et fonctionnelle, nécessitant la mise en place de test comportementaux chez les espèces Amatitlania nigrofasciata (A. nigrofasciata), Neolamprologus brichardi (N. brichardi), et Pseudotropheus zebra (P. zebra). Ces trois espèces ont une taille, une anatomie cérébrale et des comportements différents. La visualisation de l’activité cérébrale du cerveau des cichlidés à la suite des tests comportementaux permettra d’élucider la fonction de leur lobe inférieur. Connaître la fonction du lobe inférieur chez plusieurs espèces de cette classe de poissons permettra de mettre en lumière comment, au cours de l’évolution, des cerveaux, très différents de ceux des mammifères par exemple, ont pu permettre l’émergence de comportements complexes.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Cette étude fonctionnelle de recherche fondamentale permettra de mieux comprendre comment les cerveaux de tétrapodes (amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères) et de téléostéens, dont les morphologies diffèrent considérablement, peuvent posséder des capacités cognitives similaires et ainsi d’élucider certains mécanismes de l’évolution de fonctions aussi complexes.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Injection unique d’un produit de contraste sous anesthésie (moins de 5 minutes), tests de comportements pour étudier les capacités cognitives (une session d’une heure par jour pendant 2 jours post-injection, et une phase d’entrainement d’une session d’une heure par jour pendant 20 jours pré-injection) et imagerie par résonnance magnétique (IRM) sous anesthésie durant environ 2 heures afin de visualiser l’activité cérébrale induite par les tests de comportement. Le poisson est maintenu dans un tube rempli d’eau contenant de l’anesthésiant puis placé dans l’IRM pour la durée de l’acquisition (environ 2h). La température de l’eau est surveillée tout au long de l’acquisition. Chaque animal ne peut être scanné qu’une seule fois, le manganèse s’accumulant dans le cerveau et étant neurotoxique.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les seules nuisances attendues sont liées au stress de l’isolement, du transport et de l’anesthésie des poissons. De plus, une douleur au site d’injection du produit de contraste est également possible.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Même si ce projet est constitué uniquement d’une procédure de classe légère, les animaux ne pourront pas être réutilisés pour des tâches de comportement, puisqu’ils ne seront plus naïfs. De ce fait, il n’est pas possible de les réutiliser. Le replacement ou l’adoption des animaux n’est pas une solution retenue en raison du nombre d’animaux impliqués, et du fait que les effets à long terme d’injection de manganèse sur la santé des poissons ne sont pas connus. Il a été décidé de procéder à leur euthanasie. Suite à l’euthanasie, les cerveaux des animaux seront prélevés et serviront à des expériences de neuroanatomie.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Les poissons téléostéens ont été récemment cooptés au rang d’animaux modèles pour les analyses anatomiques étudiant les structures cérébrales qui sous-tendent les fonctions motrices et sensorielles, ainsi que des comportements dits « de fonctions cérébrales supérieures » (émotions, motivation, apprentissage). Ces différents types de comportements ont déjà été observé chez A. nigrofasciata, Neolamprologus brichardi, et Pseudotropheus zebra, mais chaque espèce présente des comportements particuliers et qui lui sont propres. De plus, leurs cerveaux sont anatomiquement différents. Pour mettre en évidence quelles parties du cerveau de cichlidé sous-tendent ces remarquables capacités cognitives, une étude fonctionnelle de ces espèces est indispensable. De plus, la taille du cerveau des espèces de téléostéens traditionnellement utilisées (poisson zèbre, médaka), ne permet pas de réaliser l’imagerie nécessaire à ce projet avec une résolution suffisante. L’utilisation de cichlidés, et en particulier de ces trois espèces, dont la taille du cerveau permet l’imagerie, semble donc toute indiquée.
2. Réduction
Pour ces expérimentations, le nombre d’animaux utilisés sera limité aux besoins statistiques de nos analyses, et nous privilégierons des tests statistiques qui permettront de limiter le nombre d’individus nécessaires. Des études IRM précédemment publiées chez les mammifères, oiseaux et amphibiens nous permettent de déterminer le nombre d’individus nécessaires.
3. Raffinement
Dès la réception des animaux, leur bien-être sera particulièrement observé par des zootechniciens compétents. Afin de limiter la souffrance potentielle pour les animaux, nous utilisons une grille d’évaluation des points limites qui prend en compte des comportements ou signes visibles de mal-être. Avant l’injection de manganèse, une anesthésie sera réalisée. Des cachettes (tubes en PVC) seront ajoutées à l’hébergement pour fournir de l’enrichissement. Un contact visuel entre les poissons sera possible puisque les aquariums seront placés les uns à côté des autres. Le transport sera de courte durée et les poissons seront maintenus au chaud par des chaufferettes, puis placés dans un incubateur permettant de les maintenant à la temperature necessaire en attente de leur passage à l’IRM. Une fois anesthésiés et dans l’IRM, l’anesthésie et la température de l’eau seront contrôlées en continue tout au long de l’acquisition.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les poissons ont été récemment cooptés au rang d’animaux modèles pour étudier les régions du cerveau impliquées dans les comportements dits « de fonctions cérébrales supérieures » (émotions, motivation, apprentissage). Ces différents types de comportements ont déjà été observé chez les espèces de poissons cichlidés. Pour mettre en évidence quelles parties du cerveau de cichlidé sous-tendent ces remarquables capacités cognitives, une étude fonctionnelle de ces espèces est indispensable. De plus, la taille du cerveau des espèces de téléostéens traditionnellement utilisées (poisson zèbre, médaka), ne permet pas de réaliser l’imagerie nécessaire à ce projet avec une résolution suffisante. L’utilisation de cichlidés, dont la taille du cerveau permet l’imagerie, semble donc toute indiquée. Pour notre étude, nous utilisons des animaux adultes, puisque les comportements qui nous intéresse ne sont réellement développés qu’à l’âge adulte chez ces animaux.