Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 28/05/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-323921)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Pour accompagner la transition alimentaire des êtres humains vers des régimes sains et durables, il faut comprendre les mécanismes qui président à la sélection et à la digestion des aliments. Les politiques de santé mondiale recommandent une transition alimentaire vers une consommation moindre de protéines et un rééquilibrage vers les protéines végétales. Au laboratoire, les rongeurs sont capables de distinguer les aliments sur la base de la quantité de protéines qu’ils contiennent, et adaptent leur alimentation en conséquence. Le nerf vague relie anatomiquement le tube digestif au cerveau. Il apporte au cerveau des informations sur la quantité et la qualité des aliments ingérés. Dans le système nerveux central, le tronc cérébral est le premier relai du nerf vague. L’objectif du projet est de mieux comprendre quelles informations relatives aux protéines ingérées le tronc cérébral reçoit par le nerf vague, et comment il les transforme. Pour y parvenir nous réaliserons des enregistrements de l’activité des neurones du tronc cérébral durant la perfusion intestinale de solutions de protéines animales et végétales chez le rat anesthésié. Si le tronc cérébral est capable de coder la quantité des aliments ingérés, en revanche ce sont d’autres structures du cerveau qui permettent de mieux qualifier ce qui a été ingéré : par exemple celles qui jouent un rôle dans l’apprentissage et la mémoire, dans l’évaluation du potentiel énergétique du repas, dans la récompense. Nous réaliserons des enregistrements de l’activité des neurones du striatum ventral pour rechercher et comparer la valeur positive de récompense de protéines animales et végétales. Dans le tronc cérébral et dans le striatum ventral, la transmission des informations nerveuses est modulée par la présence de substances chimiques, les neuromédiateurs. Nous chercherons à mettre en évidence le rôle de neuromédiateurs dans l’activité des neurones du tronc cérébral et dans celle des neurones du striatum ventral à l’aide de produits mimant (agonistes) ou bloquant (antagonistes) leurs effets. Dans l’ensemble le projet vise à fournir des preuves de l’activation du tronc cérébral et du striatum ventral par l’ingestion de protéines. Il proposera des molécules candidates à la modulation de cette activation nerveuse, une étape importante pour envisager des modèles de modification du comportement alimentaire, que ce soit dans le cadre de transition alimentaire ou de troubles du comportement alimentaire.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Aujourd’hui, la réduction de la consommation de protéines animales et un rééquilibrage en faveur des protéines végétales sont des messages largement diffusés pour des raisons environnementales et de santé. Les sociétés occidentales sont ainsi au début d’une réorientation des préférences alimentaires. Toutes les conséquences de ces réorientations ne sont pas élucidées notamment d’un point de vue de la physiologie et du comportement alimentaire. Il est donc nécessaire de les étudier en amont sur un modèle d’étude, le rat, dont la physiologie et le comportement alimentaire en relation avec la consommation des protéines est proche de l’Humain. En étudiant l’impact des apports protéiques chez le rat, ce projet permettra de fournir des données expérimentales solides pour anticiper les conséquences d’une transition alimentaire chez l’Humain et contribuer à l’établissement des recommandations pour la santé humaine notamment en termes de qualité et quantité des protéines ingérées. Le projet fournira des données de neurobiologie fondamentale sur les mécanismes par lesquels le système nerveux central détecte et intègre la nature et la quantité de protéines ingérées. Complété par des études comportementales menées chez le rat (un autre projet du laboratoire), il fournira un corpus de connaissances qui pourront être utilisées, en prenant en compte les différences physiologiques et comportementales, pour anticiper les conséquences d’une transition alimentaire chez l’Humain et contribuer à l’établissement des recommandations pour la santé humaine notamment en termes de qualité et quantité des protéines ingérées
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux sont soumis à une procédure chirurgicale d’exploration fonctionnelle, sous analgésie et anesthésie générales, après une mise à jeun de 15 heures. La procédure dure 4 h, et concerne tous les animaux. A l’issue de la procédure ils sont mis à mort.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les effets indésirables prévus sur les animaux sont le stress dû au jeun de 15 heures précédant l’anesthésie générale, les douleurs liées à l’administration de produits vétérinaires par injection d’analgésiques et d’anesthésiques.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux sont mis à mort à la fin de l’expérimentation pour la collecte de différents tissus : le cerveau et le tube digestif.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’objectif du projet est d’étudier les signaux nerveux qui, partant du tube digestif, modulent la prise alimentaire chez un animal. Ces signaux déclenchent des réponses dans un réseau complexe de neurones répartis dans plusieurs structures. En plusieurs endroits leur action est modulée par les hormones digestives. L’emploi d’un modèle in vivo permet de conserver l’ensemble des structures mises en jeu par la stimulation du tube digestif. Ainsi les modèles in vitro (tranches de bulbe rachidien, de cerveau antérieur) ne gardent pas le lien anatomique et fonctionnel avec le tissu cible, dans notre cas le tube digestif. De plus le système hormonal intervient à plusieurs niveaux (tube digestif, complexe vagal dorsal, striatum ventral) pour moduler leur activité. Or aucun modèle in vitro ou in silico ne peut intégrer l’ensemble de ces paramètres dans un système complexe permettant de modéliser l’ensemble des interactions. Le modèle rat est bien établi et couramment employé par les laboratoires de référence dans ce domaine de recherches.
2. Réduction
Le nombre minimum d’animaux par groupe a été calculé à 16 rats (8 mâles et 8 femelles) / groupe à partir de tests statistiques afin de garantir qu’avec ce nombre d’animaux les données soient interprétables.
3. Raffinement
A leur arrivée dans l’animalerie, les rats ont une période d’acclimatation de 7 jours à leur nouvel environnement. Notre projet n’incluant que la mesure de l’activité du cerveau sous anesthésie après chirurgie, les mesures que nous prenons pour prendre en charge ces aspects sont : maintien de la température corporelle en plaçant le rat sur un tapis chauffant, analgésie puis anesthésie générales, anesthésie locale des plans chirurgicaux, monitoring du rat durant toute la durée de l’exploration et réhydratation. La mise à mort est réalisée à la fin de l’exploration fonctionnelle sans réveil de l’animal. Des points limites seront mis en place et seront appliqués.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat présente un tube digestif et un comportement alimentaire proches de ceux de l’Homme. Il fait plusieurs repas séparés et son goût et son attraction pour les protéines, sont comparables à ceux de l’Homme. Le rat est un modèle reconnu et utilisé par les laboratoires étudiant les mécanismes régulateurs du comportement alimentaire. Chez le rat, un régime riche en protéine provoque rapidement l’arrêt du repas, alors qu’un régime pauvre en protéines provoque un excès de consommation. Chez le rat, les aires du cerveau qui reçoivent des informations en provenance du tube digestif sont connues et dans ces aires, la présence de plusieurs substances chimiques, les neuromédiateurs, intervenant potentiellement dans le contrôle des informations digestives a été démontrée. La petite taille des rats facilite leur manipulation sans être un obstacle à la chirurgie. Les animaux employés sont des rats de 6 à 8 semaines. Cela correspond à un stade de jeune adulte. A ce stade de développement, les besoins en protéines des rats sont les plus élevés pour assurer leur croissance. Cette période cruciale est donc idéale pour étudier l’activité cérébrale en lien avec la consommation de protéines. Ce stade de développement correspond aussi aux populations humaines visées par les recommandations de santé publique, qui sont les adultes jeunes, représentant la cible privilégiée en termes d’apprentissage de l’alimentation, des transitions alimentaires et de troubles du comportement alimentaire.