Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 13/01/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-578712)
2 000 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Une partie subit une chirurgie du cerveau détruisant les neurones dopaminergiques pour mimer la maladie de Parkinson, avec injections de nanoparticules puis prélèvement du cerveau, certaines perdant plus de 10 pour cent de leur poids et peinant à manger et boire après l’opération. Sur ces 2 000 animaux, le porteur indique que 576 souris seront produites en élevage puis euthanasiées sans jamais entrer en procédure, faute du « bon génotype ». Il reconnaît l’existence de modèles mathématiques et in silico, mais affirme qu’ils « ne peuvent pas encore se passer » de l’expérimentation animale.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Avec 200.000 malades en France, la maladie de Parkinson est l’une des maladies neuro-dégénératives les plus fréquentes, qui entraîne d’importants handicaps moteurs, psychologiques et sociaux. Elle est principalement liée une dégénérescence progressive des neurones utilisant la dopamine comme neurotransmetteur (neurones dopaminergiques). Les traitements restent encore symptomatiques et présentent des limites. C’est pourquoi des progrès thérapeutiques sont nécessaires. Le but du projet est deux ordres : 1) renforcer nos connaissances sur les altérations physiopathologiques entraînées par la disparition de la dopamine dans les neurones cibles de ce neurotransmetteur ; 2) développer de nouvelles approches pour stimuler ces neurones cibles de manière contrôlée pour réduire les symptômes de la maladie. Des altérations des voies de signalisation intracellulaire ont été observées dans les neurones du striatum dans des modèles murins de la maladie de Parkinson. Ces changements ont des conséquences sur le développement de symptômes et sur les réponses bénéfiques et/ou néfastes aux thérapies médicamenteuses. Cependant, les altérations dans les différentes populations de neurones du striatum ainsi que leurs mécanismes n’ont pas encore été complètement élucidés. Dans une première procédure, nous proposons de mieux caractériser ces processus et d’en identifier de nouveaux. Dans une deuxième procédure, nous chercherons à montrer l’efficacité de nouveaux outils moléculaires (nanoparticules) sensibles aux infrarouges ou aux ultra-sons pour stimuler les neurones dont l’activité est altérée dans la maladie de Parkinson. Cette procédure est une première étape avant d’envisager l’utilisation de ces nouveaux outils pour réduire les symptômes de la maladie Le modèle expérimental de la maladie de Parkinson consiste à détruire chez la souris l’innervation dopaminergique de la région motrice la plus riche en terminaisons dopaminergiques, le striatum.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le projet fera progresser les connaissances dans les domaines de la physiopathologie de la maladie de Parkinson. Nous chercherons à développer des approches thérapeutiques hautement innovantes pour cette maladie. Ces recherches thérapeutiques sont très en amont d’une application pratique en médecine humaine et requièrent une expérimentation animale afin d’apporter la preuve de concept concernant leur efficacité. Il est à noter que si la preuve de concept est apportée dans le domaine de la maladie de Parkinson, des approches similaires pourront être développées pour soigner d’autres maladies neurologiques.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
– 1 chirurgie stéréotaxique sur animal sous anesthésie et analgésie pendant 30 min – Injection de nanoparticules par voie intracérébrale (animaux sous anesthésie et analgésie, durée 30 min) ou par voie intrapéritonéale (30 s). – 1 Euthanasie sous anesthésie et analgésie en fin de procédure pour prélever le cerveau. Durée du geste : 10 min – Elevage de souris mutantes avec un phénotype dommageable (maximum pendant 6 mois)
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Le projet envisagé propose de détruire l’innervation dopaminergique du striatum unilatéralement chez la souris afin de mimer certains aspects de la maladie de Parkinson. Les injections stéréotaxiques de 6-OHDA induiront potentiellement un stress ainsi que de la douleur chez certains animaux dans les heures ou les jours suivants après la chirurgie stéréotaxique. Les animaux auront souvent du mal à récupérer du fait des déficits moteurs liés à la lésion partielle des neurones dopaminergiques. Assez fréquemment, les animaux présenteront des difficultés à manger et boire dans les jours qui suivent l’opération, perdant parfois plus de 10% de leur poids pendant cette période. Le projet prévoit également des micro-injections stéréotaxiques de vecteurs viraux. Quand des animaux devront être lésés à la 6-OHDA, le neurotoxique sera dilué avec les vecteurs viraux afin de n’effectuer qu’une seule opération chirurgicale par animal. L’expression des vecteurs viraux n’entraîne aucune altération fonctionnelle des neurones striataux infectés et donc aucune modification de la perception ou du comportement de l’animal ainsi qu’aucune douleur ou aucun stress. Les seules conséquences sont liées à l’opération chirurgicale. Certains groupes d’animaux recevront des nanoparticules 2 h avant leur euthanasie sans conséquence néfaste autre que celles induites par le geste expérimental. Pour une partie du projet, nous utiliserons des souris Drd1-KO. Ces souris présentent un poids et une taille inférieurs à la normale. Elles sont aussi hyperactives et ont des comportements anormaux. Cependant, elles ne semblent pas souffrir de ces déficits malgré leur aspect quelque peu chétif. Une mortalité légèrement plus élevée peut être notée. Les animaux seront gardés en vie pendant au plus 4 semaines après la chirurgie.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux d’intérêts avec un phénotype dommageable à l’issue de la procédure d’élevage seront utilisés dans une autre procédure du même projet. Les autres animaux produits devront être euthanasiés, car, n’ayant pas le génotype adéquat, ils seront inutilisables pour les expériences. A l’issue des procédures expérimentales, les animaux seront euthanasiés pour réaliser des analyses physiologiques sur des coupes de cerveaux.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Concernant le développement de nouveaux outils thérapeutiques, il est prévu un programme expérimental extensif sur cellules en culture avant les tests sur les animaux vivants. Cet aspect du projet sera réalisé par des collaborateurs et seules les pistes qui paraîtront les plus prometteuses à l’issue de ces investigations préliminaires seront testées par l’expérimentation animale, limitant ainsi le nombre des essais. Des modèles mathématiques et computationnels ont été développés pour comprendre les mécanismes neuronaux que nous étudions . Cependant, nos connaissances sur les processus neurobiologiques sont limitées et les modèles in silico ne peuvent pas encore se passer de validations avec de l’expérimentation animale. Cependant, nous nous efforçons, autant que possible, d’évaluer nos approches et d’adapter nos expériences en fonction du développement de modèles computationnels, Nous étudierons des fonctions spécifiques du système nerveux dont l’exploration requiert un cerveau avec le moins d’altérations possibles et donc l’expérimentation sur l’animal en absence d’alternative fiable avec des techniques de cellules en culture et des modèles in silico . Notre projet propose de disséquer les conséquences d’une disparition de l’innervation dopaminergique du striatum et de trouver de nouvelles techniques pour les pallier. Le projet utilisera des approches intégrées sur animal entier, nécessitant des souris porteuses de lésions.
2. Réduction
Nous chercherons à réduire le plus possible la variabilité expérimentale par des protocoles expérimentaux rigoureux et par l’utilisation de groupes d’animaux le plus stables possibles en termes génétiques et d’hébergement. De plus les groupes de souris lésées et non lésées seront issus des mêmes portées dans la mesure du possible. Nous évaluons à 576 le nombre de souris mutantes produites qui présenteront certains déficits comportementaux (phénotype légèrement dommageable) mais qui ne seront pas utilisées dans des procédures expérimentales, essentiellement à cause d’un mauvais génotype. Le nombre total d’animaux impliqués (2000) comprendra donc 1424 souris pour les procédures expérimentales au sens strict, auquel s’ajoutent les 576 souris produites en élevage mais inutilisables dans les expériences. D’une façon générale, les résultats obtenus seront analysés avec des méthodes statistiques rigoureuses et éprouvées. La taille des groupes d’animaux expérimentaux est estimée en se basant des travaux précédents. 8 animaux par groupe seront en général suffisants pour dégager des effets statistiquement significatifs dans les réponses que nous proposons de tester.
3. Raffinement
Sauf dans des cas rares où cela n’est pas approprié, toutes les procédures expérimentales du projet sont pratiquées sous anesthésie générale et locale en recourant à des analgésiques. Les administrations et prélèvements seront effectués conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. Les animaux seront hébergés en groupes sociaux de 5 individus au maximum et ils disposeront dans chaque cage d’un enrichissement de nidification. Une surveillance quotidienne sera réalisée pour vérifier la bonne santé des animaux et les points limites définis. Avant le début de chaque procédure l’animal sera pesé et son état général contrôlé. En cas de signe de douleur les animaux seront exclus du protocole
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Dans le projet, la souris sera utilisée afin de tirer profit des techniques de transgénèse très efficaces dans cette espèce. La souris est le modèle le plus utilisé pour les maladies humaines du mouvement, notamment la maladie de Parkinson. Pour ces études, la méthode de lésion sélective des neurones dopaminergiques avec la 6-OHDA est très efficace et bien contrôlée depuis de nombreuses années. La souris a des mouvements coordonnés des pattes pour des comportements moteurs élaborés qui sont fortement impactés par la dégénérescence des neurones dopaminergiques, ce qui en fait un modèle particulièrement pertinent pour l’étude de la maladie de Parkinson. Le striatum murin, comporte également une organisation anatomo-fonctionnelle proche de celles des primates non humains et humains, ce qui permet relativement facilement d’extrapoler les mécanismes découverts chez la souris à l’humain. Expériences chez des animaux de l’adolescence à l’âge adulte. Les premières procédures chirurgicales commenceront chez des souris pré-pubères à l’âge de 6 semaines, puis les animaux seront euthanasiés 4 semaines plus tard, à l’âge de 10 semaines juste après la puberté. Cette partie du projet s’intéresse à la pathogenèse et la thérapeutique des mouvements anormaux liés à la maladie de Parkinson qui apparaissent à l’âge adulte et même chez le sujet âgé. Cependant, les expériences envisagées après l’euthanasie, sur les coupes vivantes de striatum, fournissent des résultats plus fiables et plus intenses lorsque le cerveau est jeune. La procédure proposée constitue un bon compromis entre la nécessité scientifique d’étudier le cerveau adulte et les contraintes techniques en faveur d’analyses sur le cerveau jeune.