Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 13/02/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-182669)
62 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque souris subit une chirurgie d’implantation d’électrodes dans le cerveau, puis des enregistrements hebdomadaires sous anesthésie répétée pendant six à douze semaines, avec douleurs post-opératoires et isolement possible. Le porteur teste des électrodes flexibles en soie censées réduire la réaction inflammatoire, un dispositif qu’il qualifie de « révolution conceptuelle ». Sur le remplacement, il affirme qu’il n’existe pas de moyen alternatif d’évaluer l’activité neuronale in vivo sur plusieurs semaines.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Malgré de nombreuses avancées technologiques dans le domaine des neurotechnologies, une problématique majeure réside dans la réalisation d’enregistrements électrophysiologiques stables sur le long terme in vivo. L’insertion d’électrodes rigides dans le cerveau induit une forte réaction inflammatoire dans le système nerveux central comme le fait tout corps étranger implanté dans un organisme. Cette réaction vient altérer avec le temps la stabilité mécanique et électrique des électrodes implantées. L’objectif de l’étude est d’améliorer la stabilité des électrodes implantables et de diminuer les réponses inflammatoires associées grâce à un dispositif plus adapté aux mesures dans le cerveau. Dans cette étude, nous utiliserons des électrodes implantables flexibles et biocompatibles qui minimisent leurs empreintes dans le cerveau et en réponse seront capables de détecter l’activité électrophysiologique. Nous allons regarder l’effet de nos électrodes sur le long terme sur le cerveau et essayer de comparer la réponse gliale entre mâle et femelle. Un tel dispositif serait une révolution conceptuelle dans le domaine des neurosciences en fournissant pour la première fois la possibilité de développer des implants biocompatibles stables sur le long terme. Récemment nous avons développé un nouveau type d’électrodes en soie car ce matériau possède des propriétés intéressantes telles que sa résistance, sa flexibilité et sa biocompatibilité et font d’elle un des matériaux les plus remarquables de la nature.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les électrodes biocompatibles sont des électrodes conçues pour être utilisées en toute sécurité et bien tolérées par les tissus vivants. Elles sont couramment utilisées dans les dispositifs médicaux, tels que les appareils EEG pour enregistrer les signaux électriques du cerveau. Ce projet a pour objectif d’analyser les électrodes récemment mises au point dans le cerveau, visant spécifiquement à réduire les incompatibilités mécaniques, le stress, et l’activation immunitaire, dans le but de minimiser les dommages cérébraux associés à l’utilisation de ces électrodes.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Chaque souris sera soumise à une chirurgie d’implantation d’électrodes unique dans le cerveau de 30 min et des enregistrements électrophysiologiques seront effectués pendant 15 minutes par animal 1 fois par semaine jusqu’à maximum 12 semaines maximum suivant le groupe après l’implantation sur souris anesthésiées.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Suite à la chirurgie d’implantation des électrodes en soie, les nuisances attendues sont des douleurs post-opératoires, dans les heures suivant la chirurgie. La présence de l’électrode dans le cerveau de la souris pourra conduire à son isolement. De plus la nécessité de faire des enregistrements toutes les semaines implique des anesthésies répétées.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A l’issu de la procédure, tous les animaux seront euthanasiés car leur cerveau doit être prélevé pour analyse.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
« Remplacer » les modèles animaux : il n’existe pas à l’heure actuelle de moyens alternatifs pour l’évaluation de l’activité neuronale in vivo. Des caractérisations in vitro ont été réalisées en amont au sein du laboratoire. Nous avons pu montrer que les cellules neuronales sont viables et fonctionnelles en présence des électrodes. Les cellules neuronales se différenciaient correctement sur les implants, validant ainsi la biocompatibilité des dispositifs avant les expériences in vivo. Ces études ne peuvent pas être effectuées in vitro car nous avons besoin de déterminer les conséquences directes dans le tissu cérébral pendant plusieurs semaines.
2. Réduction
L’expérience a été organisée afin de réduire au maximum le nombre d’animaux pour la totalité de l’expérimentation, à la fois pour une puissance statistique convenable et pour palier d’éventuelles pertes d’animaux au cours de l’expérimentation. Le nombre d’animaux a été calculé en fonction de la quantité de données que chaque animal fournira pour une analyse temporelle, pour la fonction de l’électrode et l’intégrité du tissu cérébral. La plupart des études dans la littérature de ce domaine utilisent le même nombre d’animaux pour les tests pilotes et les tests expérimentaux. Nous disposons d’une cohorte plus pertinente pour les études biologiques. Nous prévoyons d’utiliser 52 souris (+10 animaux en cas de problème d’ implantation, électrodes non fonctionnelles ou souffrance de l’animal) afin d’étudier l’effet sur le long terme et l’effet sur le genre (mâle, femelle). Dans un premier temps, nous effectuerons un premier test pendant 30 jours en utilisant au maximum 12 mâles C57bl/6. Nous prévoyons d’inclure un minimum n= 3 souris pour les études préliminaires. Pour les études nous prévoyons n= 4 pour les groupes contrôle et n= 6 pour les groupes implantés avec l’électrode en soie. Chaque souris sera suivie chaque semaine pendant 6 ou 12 semaines ce qui permettra alors à l’animal d’être son propre contrôle. Ces chiffres nous permettront d’obtenir suffisamment de données neurophysiologiques par groupe pour une analyse statistique satisfaisante.
3. Raffinement
Chaque animal bénéficie d’une attention et de soins de qualité, par du personnel qualifié, pendant les interventions mais aussi en dehors de celles-ci afin d’assurer un bien-être optimal tout au long de l’étude. Le suivi quotidien des animaux permet d’identifier des signes de souffrance caractérisés par l’état du pelage, le comportement de la souris (agressivité / apathie), sa mobilité et son poids. Une fiche de suivi et les mesures conservatoires, jointes en annexe 2, détaillent les critères de points limites et les actions mises en place. Les mesures conservatoires graduées pour le site chirurgical (désinfection, crème cicatrisante, antibiotiques), la perte de poids (granulés de sucre, injection de glucose), l’hydratation (injection de solution saline) et la prise en charge de la douleur (injection d’analgésiques) sont détaillées en annexe 2. Dans le cas où un animal présenterait des signes manifestes de souffrance ou perte de poids excessive (≥20% du poids initial sur 3 jours), il sera sorti des procédures expérimentales et euthanasié si les signes persistent dans les 24h. Par ailleurs, les animaux sont hébergés dans un environnement enrichi (bâtonnets à ronger, nids). Enfin, l’eau et la nourriture sont mises à disposition « ad libitum ».
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’espèce choisie est la souris qui est un modèle de choix qui permet de prendre en compte de manière intégrative l’impact de l’électrode dans le cerveau d’animal et dont notre équipe dispose de données antérieures concernant l’implantation d’électrodes. Nous allons utiliser des souris adultes âgées de 12 semaines car à cet âge le cerveau est considéré mature.