Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 04/11/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-503800)
Une pompe implantée sous la peau, puis rechargée quatorze fois : 96 souris vont être utilisées, toutes tuées et leur cerveau prélevé, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles reçoivent du lactate en continu, passent deux séances d’imagerie par résonance magnétique sous anesthésie gazeuse, subissent une perfusion d’une heure de substrats marqués au carbone 13, et passent des tests d’anxiété et de dépression ainsi qu’un test de restriction alimentaire dont le porteur admet qu’il peut induire une anxiété. L’objectif déclaré est de compenser le déficit énergétique du cerveau vieillissant ou atteint de la maladie d’Alzheimer. Les deux souches transgéniques retenues sont suivies de 4 à 18 mois, choisies parce qu’elles sont déjà « très étudiées dans la littérature », ce qui permet selon le porteur de limiter le nombre d’animaux témoins.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le cerveau est l’organe le plus énergivore du corps. Le vieillissement et de manière exacerbée, la maladie d’Alzheimer se caractérisent par une diminution du métabolisme énergétique cérébral. Une moindre utilisation cérébrale du glucose a été démontrée chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer par rapport aux sujets sains. De plus en plus de preuves indiquent qu’un métabolisme anormal du glucose dans le cerveau est un événement précoce détectable bien avant les défaillances cognitives caractéristiques de la maladie d’Alzheimer. Ce déficit énergétique implique de multiples cellules cérébrales : neurones, astrocytes et microglie et impacte leurs interactions, en particulier la navette lactate astrocyte-neurone (Astrocyte-neuron lactate shuttle). Une diminution du transporteur de glucose endothélial et astrocytaire a été rapportée ainsi qu’une diminution de l’expression des enzymes permettant la conversion entre lactate et pyruvate. Ce dysfonctionnement de l’ANLS a été montré, au moins en partie, responsable du déficit énergétique propre à la maladie d’Alzheimer. De plus, il a été mis en évidence que le vieillissement réduit l’expression du transporteur neuronal spécifique du glucose, diminuant l’entrée du glucose dans les neurones. La diminution des acteurs clefs de l’ANLS, carrefour métabolique du cerveau, semble être une caractéristique précoce et majeure de la maladie d’Alzheimer ; le glucose, substrat cérébral principal, ne pouvant plus être métabolisé. L’objectif de ce projet est de stimuler l’ANLS, par administration de lactate dans le but de contrecarrer le déficit énergétique cérébral et limiter ou retarder ainsi les déficits fonctionnels associés au vieillissement et a fortiori à la maladie d’Alzheimer.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le vieillissement et de manière plus exacerbée, la maladie d’Alzheimer sont caractérisés par un déficit énergétique cérébral induit par une diminution de la capacité cérébrale à métaboliser le glucose. Nous proposons dans ce projet une stratégie de substitution énergétique en administrant du lactate. Les bénéfices attendus sont un maintien de l’équilibre énergétique cérébral couplé à un maintien des fonctions cérébrales ou un retard dans leurs altérations.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
– Procédure chirurgicale (implantation de pompes osmotiques + recharges). 1 fois + 14 fois / 15 min. -Examens par résonance magnétique nucléaire sous anesthésie gazeuse ; technique non-invasive pour les animaux (durée : 2 fois ; 30 – 45 min). -Tests de comportements cognitivo-sensori-moteurs, test de l’anxiété et test de dépression (1 fois chaque test, 10 min par test) – Perfusion de substrats marqués au carbone 13 pour permettre la mesure des échanges métaboliques. 1 fois / 1 heure. – Prélèvement du cerveau sur animaux préalablement mis à mort.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
– L’implantation des pompes osmotiques nécessaires à l’administration de lactate nécessite une chirurgie. Chez l’animal anesthésié, des modifications du rythme respiratoire, mises en évidence grâce au monitoring pourraient survenir. Cette nuisance entraînera l’arrêt de l’expérimentation. – L’imagerie par résonance magnétique nucléaire est une technique non invasive, cependant, durant l’examen d’IRM, un changement important du rythme cardiaque et/ou respiratoire, mesurés grâce à un capteur placé entre l’animal et le lit IRM, peut subvenir, du fait de la variabilité entre les animaux de sensibilité aux anesthésiques. Cette nuisance entrainera l’arrêt de l’expérimentation. – Les tests de comportement, notamment le test de restriction alimentaire, pourraient induire une anxiété chez les animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Le cerveau des animaux doit être prélevé pour décrypter les mécanismes moléculaires mis en jeu.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Le but final de notre projet de recherche a une envergure translationnelle et nécessite donc une approche intégrative. De ce fait, notre projet nécessitant le fonctionnement du cerveau dans son intégrité afin de tester l’effet neuroprotecteur d’une modulation du métabolisme énergétique cérébral par administration de lactate et de pouvoir envisager une application rapide chez l’Homme, il n’existe pas de remplacement disponible à nos modèles expérimentaux (maladie d’Alzheimer).
2. Réduction
Une réduction du nombre d’animaux est rendue possible par le fait que l’imagerie par résonance magnétique nucléaire est une technique d’investigation non-invasive et permet donc un suivi longitudinal des animaux ainsi que la réalisation de tests comportementaux, sur les mêmes animaux. Les effectifs ont été déterminés grâce à un calculateur de taille d’échantillons ainsi que par notre expérience acquise lors d’études précédentes. Les différences intergroupes seront mises en évidence par des tests statistiques.
3. Raffinement
L’Imagerie par résonance magnétique est une technique non invasive, cependant, l’utilisation d’anesthésique peut entraîner des nuisances et des effets indésirables pour les animaux. Afin de limiter les nuisances éventuelles au bien-être des animaux, durant les expérimentations d’imagerie, du gel oculaire sera appliqué afin d’éviter toute sècheresse oculaire et la température corporelle de l’animal sera maintenue grâce à un lit chauffant. Une variation importante du rythme cardiaque et/ou respiratoire, mesurés par un capteur positionné entre le rat et le lit de l’imageur, au cours de l’expérience sera retenu comme point limite. La récupération post-imagerie sera réalisée sous lampe chauffante jusqu’au réveil complet des animaux. Une réhydratation systématique avec sérum physiologique en sous-cutané sera aussi réalisée. Après leur retour en cage collective, les animaux seront observés de façon journalière par le zootechnicien et ou la personne en charge de l’expérimentation. Lors de ces observations, la capacité de l’animal à s’alimenter, le comportement et sa vivacité et l’état du pelage seront vérifiés. Un échange quotidien entre le zootechnicien et l’expérimentateur permettra une intervention et une prise de décision rapide en cas de souffrance constatée. Enfin, afin de garantir le bien-être animal, les animaux seront hébergés en cage collective comprenant une litière, des frisures en papier craft ou lanière de peuplier des bâtonnets de bois à ronger, un tube cartonné pour pouvoir se cacher. Le nombre réduit de manipulateurs (1 seul zootechnicien et 1 unique expérimentateur) participera à réduire le stress des animaux.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les souris utilisées dans ce projet sont deux souches très étudiées dans la littérature, leur utilisation permettra de minimiser le nombre d’animaux contrôles. Les souris partagent de nombreuses similitudes biologiques et génétiques avec les humains, ce qui permet d’observer des mécanismes pathologiques similaires à ceux de la maladie d’Alzheimer chez l’homme. Les modèles de souris transgéniques peuvent être génétiquement modifiés pour développer des caractéristiques de la maladie d’Alzheimer, ce qui permet d’explorer des hypothèses sur la neuroprotection. Il est possible de suivre des souris sur des périodes prolongées pour observer l’évolution de la maladie et l’impact de l’intervention neuroprotectrice. Les modèles murins permettent d’évaluer les fonctions cognitives et comportementales, fournissant des données sur l’efficacité du traitement neuroprotecteur. Le projet porte sur la neuroprotection dans le cadre du vieillissement cérébral sain ou pathologique (maladie d’Alzheimer). Les animaux seront donc utilisés de 4 mois à 18 mois.