Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 10/02/2026
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-537630)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’objectif général du projet est de mieux comprendre le rôle du flux sanguin dans la régulation du pH et du CO2 cérébral dans un contexte sain et pathologique. Le CO2 est un déchet métabolique produit par l’activité cellulaire. Il doit être éliminé du cerveau via la circulation sanguine pour préserver l’homéostasie du pH tissulaire, car une accumulation de CO2 conduit à une acidose, qui perturbe le fonctionnement neuronal. Le CO2 est donc un régulateur majeur du débit sanguin cérébral. Toutefois, la façon dont le CO2 est échangé à travers la paroi des différents types de vaisseaux du cerveau et le rôle des cellules de l’unité neurovasculaire dans cette régulation demeurent non élucidé car les techniques pour étudier ces phénomènes manquaient jusqu’à présent. De récents travaux ont permis de développer des biosenseurs ou colorants fluorescents sensibles au pH ainsi que des approches méthodologiques pour étudier le rôle de la vascularisation cérébrale dans l’élimination du CO2. Ce phénomène sera étudié chez des souris saines, au cours du vieillissement, et dans un modèle murin d’angiopathie amyloïde cérébrale (AAC), une pathologie cérébrovasculaire fréquemment observée chez les individus atteints de la maladie d’Alzheimer, qui se caractérise par une accumulation de plaques amyloïdes au niveau des vaisseaux du cerveau. En effet, il semblerait que la régulation du pH cérébral soit altérée dans la maladie d’Alzheimer et l’AAC pourrait en être une des causes en perturbant l’intégrité et la fonction vasculaire. Les astrocytes sont des cellules de l’unité neurovasculaire impliquées dans la régulation du pH cérébral. Nous étudierons leur rôle dans la régulation des échanges de CO2 et de pH à travers la barrière hémato-encéphalique en modulant de manière génétique (souris transgéniques spécifiques) ou pharmacologique des transporteurs ou canaux de ces cellules impliqués dans le transport d’ions. Finalement, les résultats obtenus dans le cerveau seront également étendus à la rétine afin de vérifier si l’imagerie de l’œil pourrait être utilisé comme biomarqueur des pathologies cérébrovasculaires.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les résultats de ce projet pourraient avoir un impact majeur sur la compréhension de la neurophysiologie et la neuropathologie. Il est en effet fondamental de caractériser comment le cerveau régule son pH tissulaire, élimine le CO2 et réagit aux changements de pH et de CO2, et quelle est la contribution du flux sanguin cérébral et des astrocytes dans ce phénomène d’homéostasie. Cette caractérisation permettra ensuite de mieux comprendre les processus neuropathologiques des maladies cérébrovasculaires, plus particulièrement de l’angiopathie amyloïde vasculaire qui touchent les petites artères cérébrales par l’accumulation de dépôts de protéines. Enfin, les résultats sont concluants, ils pourraient mettre en lumière un nouveau biomarqueur pour ces pathologies qui pourraient être évaluées de manière non invasive avec l’imagerie rétinienne.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Une partie des animaux recevra un traitement par injection (sans anesthésie) durant 3 jours consécutifs durant moins d’une minute. Une partie des animaux sera soumis à deux interventions chirurgicales (d’environ 45 minutes et 1 heure) à 5 jours d’intervalle minimum, sous anesthésiesie générale et analgésie. Tous les animaux seront observés au microscope biphotonique ou en imagerie ultrasonore sous anesthésiesie ou sous sédation durant 3 heures maximum ou éveillé durant 1 heure maximum et ce, au total 15 fois maximum durant le projet, toute imagerie et tout état confondu. Une partie des animaux recevra une injection de colorant (sans anesthésie) la veille de l’expérience d’imagerie durant moins d’une minute (une fois toutes les deux semaines maximum). Une partie des animaux pourra recevoir une injection de colorant juste avant l’imagerie, sous anesthésie durant moins de 10 minutes, maximum 4 fois, avec un intervalle de minimum 1 mois entre chaque injection. Durant les expériences d’imagerie, les animaux pourront recevoir une injection unique (durant moins d’une minute) ou une perfusion lente de colorants ou agent de contraste (durant le temps de l’expérience soit au maximum 3 heures), sous anesthésie. Les animaux observés éveillés suivront au préalable une habituation de deux semaines au poste d’imagerie.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les animaux seront régulièrement manipulés par les expérimentateurs, ce qui pourra provoquer un stress. Les animaux recevront des injections pouvant provoquer un stress et une légère douleur chez l’animal éveillé au moment de l’introduction de l’aiguille. Les expériences d’imagerie de la rétine peuvent dans des cas très rares causer une lésion oculaire. Certaines injections pourront provoquer une douleur locale et transitoire au site d’injection et dans de rares cas des lésions locales. Les animaux sont exposés à un risque cardio-respiratoire, d’hypothermie ou d’hypoventilation durant les expérimentations sous anesthésie ou sédation. Une partie des animaux subiront des procédures chirurgicales, sous anesthésie générale, qui peuvent provoquer une douleur transitoire et une perte de poids les 3 jours suivants. Les animaux pourront être observés éveillés sous le microscope après une période d’habituation qui peut être stressante au début de l’apprentissage. Une partie des animaux recevra une perfusion de colorant (sous anesthésie ou sous sédation), durant l’expérience d’imagerie, ce qui peut provoquer parfois provoquer une douleur et un saignement transitoire.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
La condition des animaux en fin de procédure (âgés et avec une implantation chirurgicale importante) ne nous permettant pas de procéder à un replacement, ces derniers seront tous euthanasiés par une méthode réglementaire. Le cerveau sera prélevé post-mortem sur 100 animaux pour des analyses histochimiques complémentaires.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Notre étude porte sur l’étude du cerveau, un organe très complexe, composé de nombreux types cellulaires, encore mal connu, et dont il n’existe pour le moment aucun modèle de remplacement fiable et pertinent pour répondre à notre question précise, qui est la régulation du pH cérébral. Par ailleurs nous étudions le flux sanguin cérébral, qui est absent dans tous les modèles in vitro et ex vivo. Finalement, notre étude de neurophysiologie nécessite de travailler à l’échelle d’un organisme entier afin de préserver la communication entre les différents organes et le système cardio-respiratoire (cerveau, cœur, poumons, …).
2. Réduction
Pour ce projet, nous utiliserons 548 animaux. Nous avons réduit le nombre d’animaux au maximum tout en s’assurant de l’obtention de données statistiques robustes d’après nos expériences passées sur ces modèles et en prenant en compte une certaine marge d’erreur inhérente aux aléas expérimentaux, dont environ 20% de mortalité par groupe Notre expertise d’imagerie fonctionnelle in vivo a un avantage considérable : elle permet de réduire le nombre d’animaux utilisés dans nos études car nous réalisons nos expériences d’imagerie sur des animaux vivants et en bonne condition physiologique. Nous pouvons ainsi réutiliser le même animal plusieurs fois au cours de l’étude. Aussi, nous pouvons étudier le cerveau et la rétine au sein du même animal, ce qui permet non seulement de réduire le nombre d’animaux, mais aussi d’augmenter considérablement la puissance statistique (analyses pairées) de nos observations et de nos corrélations en analysant des données de ces deux organes différents au sein du même animal.
3. Raffinement
Les animaux importés observeront une période d’acclimatation de 5 jours minimum avant le début des expérimentations ainsi que des temps de repos établis entre les différents actes expérimentaux. Les animaux seront hébergés dans des cages ventilées en stabulation standard avec divers enrichissements (bâtons en bois à ronger, cotons pour nidation, et igloo et roue), avec nourriture et eau ad libitum. Nous limiterons le nombre de 5 souris maximum par cage et nous éviterons tant que possible l’hébergement individuel des animaux. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation en vigueur. Des points limites ont été définis et les animaux seront examinés quotidiennement par le personnel qualifié de l’animalerie ou les expérimentateurs. Toute observation anormale ou point limite atteint sera noté dans le logiciel de gestion des animaux et nous suivrons l’échelle décisionnelle définie par notre structure du bien-être animal (SBEA) pouvant mener à l’administration d’un traitement, à décaler dans le temps les actes prévus ou à euthanasier l’animal si cela est nécessaire. Durant les procédures, les animaux bénéficieront d’anesthésie ou sédation et d’analgésie adaptée à chaque acte réalisé. Durant l’anesthésie et la sédation, un gel ophtalmique est déposé sur les yeux, un suivi de température est réalisé et l’animal reçoit un apport d’air oxygéné. La chirurgie sera effectuée en condition stérile, sous anesthésie générale, analgésie et anti-inflammatoire ainsi que des anesthésies locales adaptés. Après la chirurgie et l’imagerie, les animaux recevront un antidote de l’anesthésique pour leur permettre de retrouver rapidement leurs capacités physiologiques et seront placés dans une cage de réveil chauffée et oxygénée jusqu’à leur réveil complet. Ils recevront une gelée nutritive après la chirurgie et un suivi postopératoire méticuleux de 3 jours avec pesée quotidienne sera mis en place. Les animaux observés éveillés suivront avant toute expérience un protocole d’habituation au poste d’imagerie et à l’expérimentateur pour diminuer le stress lié à cette procédure.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris est une espèce de mammifère dont la génétique et la physiologie est relativement proche de l’Homme, et chez laquelle il est aisé de générer des animaux transgéniques. Pour étudier l’impact de la maladie d’Alzheimer, il est nécessaire d’utiliser des animaux âgés, chez lesquels la pathologie amyloïde est bien installée. Aussi, pour la lignée transgénique pathologique et les contrôles, nous utiliserons des animaux âgés de 6 à 18 mois afin de suivre l’évolution de la maladie dans le cerveau et la rétine et d’analyser les paramètres physiologiques à différents stades de la maladie (stade précoce, modéré et avancé). Pour les autres lignées, les souris seront utilisées à l’âge adulte, soit entre 2 mois et 12 mois maximum, car il est nécessaire d’observer des animaux chez lesquels les processus régulant le couplage neurovasculaire sont matures.