Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 2024-01-30 00:00:00
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-306411)
2 979 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Un modèle transgénique de trisomie 21 présente des malformations cardiovasculaires et une fréquence anormale d’hydrocéphalie, et les souris subissent tatouage et coupe de la queue, chirurgies cérébrales avec implants optiques, restriction alimentaire de six jours et tests cognitifs. La plupart sont tuées pour prélever le cerveau, tandis que le porteur indique garder les surplus d’élevage porteurs du génotype pour d’autres projets. Il affirme qu’il n’existe pas de méthode alternative aux modèles souris et prête aux procédures un caractère de « stricte nécessité ».
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le syndrome de Down (SD) est causé par une modification du chromosome 21 humain. Il entraîne des caractéristiques physiques et neurologiques spécifiques, y compris des problèmes intellectuels. Les personnes atteintes de SD ont des difficultés avec des fonctions cérébrales importantes pour mener une vie autonome, comme l’attention et la mémoire. Ces fonctions dépendent d’une partie du cerveau appelée le cortex préfrontal. Les personnes atteintes de SD rencontrent des difficultés dans leurs interactions sociales et ont du mal à filtrer les informations, en particulier au niveau de certaines cellules cérébrales. On pense que l’excès d’inhibition du cortex préfrontal est un mécanisme important à l’origine des problèmes intellectuels chez les personnes atteintes de trisomie. Cependant, on ne sait pas encore quel rôle jouent les différents types de cellules cérébrales dans ces difficultés. Ce projet vise à comprendre comment les modifications des circuits cérébraux chez les personnes atteintes de trisomie du chromosome 21 influent sur leurs capacités cognitives. Pour ce faire, nous utiliserons des modèles murins de la trisomie.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Cette étude devrait nous permettre de mieux comprendre les mécanismes physiologiques et moléculaires impliqués dans le dysfonctionnement des circuits corticaux qui sous-tendent les déficits cognitifs connus. En particulier, ce projet fournira des informations précieuses sur les cibles moléculaires potentielles pour les thérapeutiques pharmacologiques visant à améliorer les performances cognitives des personnes atteintes du syndrome de Down.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Ce projet nécessitera d’élever nos animaux pour réaliser nos procédures expérimentales, afin de piloter de manière raisonnée cet élevage et ne pas produire plus d’animaux que nécessaire certains mâles pourraient êre isolés de manière temporaire. Dans le cadre de l’élevage il y aura la réalisation d’un tatouage et d’un prélèvement de l’extrémité terminale de la queue à l’âge de 10 jours. Les deux actes ne sont réalisés qu’une seule fois et dureront moins de 2 minutes par animal au total. Nous allons enregistrer l’activité électrique neuronale dans la region préfrontale du cerveau en utilisant des souris transgéniques. Pour cela, les animaux subiront une chirurgie sous anesthesie générale qui prendra environ 30-40 minutes par animal. Ensuite, nous implanterons du matériel optique pour stimuler le cerveau avec de la lumière (30 minutes d’intervention pendant la même anesthésie). Nous enregistrerons l’activité des neurones chez des animaux qui seront éveillés et libres de leurs mouvements, ce qui nécessitera 1 à 3 heures d’intervention. Nous allons également stimuler le cerveau de ces animaux pendant qu’ils effectuent des tâches cognitives. Cette étape impliquera à nouveau une chirurgue et une implantation de fibres optiques pour la stimulation. Certaines de ces expériences nécessiteront des injections de substances pharmacologiques dans la cavité abdominale des souris et une restriction alimentaire pendant 6 jours pour les motiver à effectuer certaines tâches comportementales. Enfin, les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire afin de permettre les différents prélèvements et analyses nécessaire. Toutes les opérations chirurgicales (durée 30-40 min) seront effectuées sur des animaux complètement endormis et soumis à un traitement analgésique avant, pendant et après l’intervention.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les animaux pourront ressentir une légère et brève douleur au moment du prélèvement de l’extrémité distale de la queue pour le génotypage et au moment du tatouage au niveau de la pulpe digitale. Les systèmes cardiovasculaire et gastro-intestinal des embryons de notre modèle de souris de la trisomie 21, présentent des malformations ce qui complique leur survie. Les malformations du système cardiovasculaire sont similaires à celles observées chez les patients atteints du syndrome de Down. Ces souris présentent aussi des déficiences intellectuelles observées dans les tests de mémoire de court et de long terme. Des observations préliminaires indiquent une fréquence anormalement élevée d’hydrocéphalie. Nous allons surveiller et documenter l’incidence des hydrocéphalies afin de déterminer si cela est dû à un accouplement particulier avec des lignées de souris congéniques ou si cela fait partie du phénotype. Concernant la chirurgie des implants les nuisances comprennent douleur post opératoire, risque potentiel d’infection et de perte de l’implant. Stress et isolement pour les tests comportementaux et contraintes avec la restriction alimentaire. Dans le cas où il serait nécessaire d’isoler un animal, s’agissant d’animaux grégaires, il pourrait ressentir un stress.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux reproducteurs seront euthanasiés à 18 mois maximum. Les animaux non porteurs des génotypes d’intérêt seront euthanasiés. Une partie des animaux sera euthanasiée afin de prélever leur cerveau pour analyse post-mortem. Les animaux produits dans notre procédure d’élevage non utilisés dans ce projet et porteurs d’un génotype d’intérêt seront utilisés dans des projets scientifiques dédiés de notre équipe, donc en utilisation continue.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Les questions traitées dans cette étude n’ont pas encore trouvé de réponse dans les recherches menées par la communauté scientifique internationale et, à notre connaissance, a l’heure actuelle nous sommes la seule équipe à y travailler. Il n’existe pas de méthode alternative autre que le recours aux modèles souris de la trisomie et aux croisements avec des souris exprimant des rapporteurs fluorescents, pour atteindre les objectifs du projet: analyses des caractéristiques physiologiques ainsi que moléculaires des circuits neuronaux inhibiteurs génétiquement identifiés dans le contexte de la trisomie. Les procédures expérimentales ont un caractère de stricte nécessité et ne peuvent pas être remplacées par d’autres méthodes expérimentales n’impliquant pas l’utilisation d’animaux vivants et susceptibles d’apporter le même niveau d’information (comportement, neuropathologie produisant des déficiences cognitives et neurodegeneration chez l’Homme).
2. Réduction
Le nombre total d’animaux impliqués dans ce projet (n = 2979) est calculé en tenant compte des mesures de réduction. Le nombre d’animaux utilisés dans les procédures sera réduit en effectuant différentes procédures sur un seul animal : les animaux seront implantés d’un côté à la fois pour l’électrophysiologie et la photométrie par fibre, et d’un autre pour l’électrophysiologie et l’optogénétique afin de maximiser les mesures longitudinales multiples sur un même animal. Notre maitrise du geste chirurgical limite les pertes d’animaux en post-opératoire. Toutefois, les avantages de l’utilisation d’animaux pour de nombreuses techniques sera mis en balance avec les effets négatifs sur leur bien-être, en tenant compte de l’expérience cumulée au cours de la vie de l’animal. En outre, notre expertise dans l’entraînement des souris aux tâches cognitives réduira également la variabilité et, dans une large mesure, les nombres globaux nécessaires pour obtenir une signification statistique dans les cohortes. Enfin, notre choix de la taille de l’échantillon est basé sur des études précédentes et il est cohérent avec ceux généralement employés dans le domaine. La taille de chaque groupe sera déterminée par l’utilisation de tests statistiques appropriés, y compris le calcul de puissance. La taille réelle de l’échantillon, et donc la signification statistique, dépend de la variabilité de la lecture biologique. Il est donc nécessaire de procéder à des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats. Des tests paramétriques et non-paramétriques sont utilisés en fonction de la distribution normale ou non-normale des données. Il est également important de noter que le projet comporte un plan de partage de données. Les données expérimentales seront disponibles en libre accès sur une plateforme en ligne ce qui permettra à d’autres équipes de profiter de ces données, leur évitant ainsi de reproduire ces expériences, et réduira donc le nombre d’animaux utilisés à terme.
3. Raffinement
Les méthodes utilisées et la manière de traiter les animaux pendant les expériences et dans l’animalerie assureront à ces derniers un minimum de contraintes et un maximum de bien-être. Les conditions d’élevage, d’hébergement, de soins et les procédures expérimentales sont les plus appropriées pour minimiser toute douleur, souffrance, anxiété/détresse ou dommage que les animaux pourraient subir. Les conditions d’élevage et d’hébergement (enrichissement de l’environnement avec des carrés de coton) sont mises en œuvre afin d’accroître autant que possible le bien-être des animaux. La préférence pour les procédures non invasives par rapport aux procédures invasives est prise en considération et, lorsque des interventions invasives sont nécessaires, les directives appropriées en matière d’anesthésie/analgésie seront approuvés par le comité d’ethique et le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche. Les animaux auront à manger et à boire à volonté. Des croquettes adaptées à la gestation/allaitement seront mise à disposition pour les animaux en accouplement. Toutes les expériences seront réalisées sur des souris âgées de moins de 120 jours après la naissance pour garantir qu’elles s n’arrivent pas aux phases critiques du phénotype Un suivi de poids sera réalisé de manière hebdomadaire afin de détecter l’apparition de formes marquées du phénotype. Pour les animaux fragilisés par le phénotype des croquettes seront disponibles en fond de cage, de l’hydrogel, ou des biberons d’accès facilité (tétine plus longue). Nous serons attentifs et tracerons tous les signes d’hydrocéphalie dès la naissance des petits. Nous définirons des points limites qui, s’ils sont atteints, nous conduiront immédiatement à l’euthanasie de l’animal afin de réduire les souffrances inutiles.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les propriétés de base des microcircuits neuronaux chez la souris sont similaires à celles d’autres mammifères. Actuellement, seuls les modèles murins nous permettent de visualiser les types d’interneurones que nous étudions. Les approches expérimentales multiples réalisées chez la souris permettent une analyse complète allant du comportement jusqu’à l’activité d’un seul neurone. Les souris peuvent être génétiquement modifiées révélant ainsi la fonction de gènes spécifiques. De plus, chez la souris, la période de gestation est courte et les portées sont importantes, permettant de produire suffisamment d’animaux pour plusieurs expériences à partir de peu de fondateurs. Le développement du cerveau est très bien caractérisé, ce qui facilite les études anatomiques et fonctionnelles. Nous maîtrisons suffisamment les techniques proposées dans ce projet pour réduire le nombre d’animaux nécessaires aux expériences. Des animaux adultes seront utilisés pour toutes les procédures (mâles et femelles). L’élevage nécessite d’avoir des animaux reproducteurs adultes. Toutes les procédures qui nécessitent des interventions chirurgicales qui ne peuvent être pratiquées que sur des animaux adultes. En outre, toutes les expériences seront réalisées chez des souris adultes, lorsque les circuits corticaux ont atteint un stade de maturation final.