Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 18/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-711442)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les odeurs guident le comportement animal (alimentation, prédateurs et reproduction) et sont sources de plaisir et de lien social chez l’humain, contribuant à notre santé mentale et physique. Les odeurs sont également une voie d’entrée pour moduler le fonctionnement cérébral, mais les mécanismes sous-jacents restent méconnus. Nous faisons l’hypothèse que cette action des odeurs soit médiée par l’induction d’une libération généralisée de noradrénaline. Le vieillissement modifie progressivement l’organisation et le fonctionnement cérébral, de manière similaire chez la souris et l’humain : notamment ceux du système olfactif permettant la perception et la mémorisation des odeurs. Ainsi, la durée de la mémoire olfactive est réduite dès l’âge moyen (12 mois) chez les souris mâles, avant une détérioration complète à 18 mois. Le système neuromodulateur noradrénergique régulant la mémoire olfactive chez le jeune adulte, nous faisons l’hypothèse qu’un déficit noradrénergique contribue à l’altération de la mémoire olfactive à l’âge moyen. Des stratégies de promotion du bien-vieillir visant à stimuler le système noradrénergique ont été développées. Par exemple, un enrichissement olfactif tout au long de la vie, améliore l’olfaction des souris âgées mais également la cognition de manière globale, avec un remaniement de l’innervation noradrénergique et de l’activation cérébrale. Toutefois, les mécanismes cellulaires sous-tendant la capacité des odeurs à mobiliser le système noradrénergique restent à explorer. Enfin, alors que des différences anatomo-fonctionnelles liées au sexe sont maintenant identifiées dans de nombreux processus physiologiques, l’influence du sexe sur les mécanismes du fonctionnement et du vieillissement cérébral n’est que très rarement étudiée. Combinant des approches anatomiques et fonctionnelles chez la souris, ce projet de recherche fondamentale étudie les spécificités liées au sexe et les altérations liées au vieillissement de : 1) la mémoire olfactive, 2) l’effet des odeurs sur le fonctionnement cérébral, et 3) l’action de la noradrénaline. Ce projet permettra une meilleure compréhension des mécanismes du vieillissement cérébral en incluant la dimension du sexe et contribuera ainsi au développement de stratégies de remédiation du vieillissement, dans une perspective de médecine personnalisée.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet permettra de mieux comprendre l’action des odeurs sur le fonctionnement cérébral global, le mode d’action de la noradrénaline et les mécanismes cellulaires sous-tendant le vieillissement cérébral en interaction avec l’effet du sexe, pour pouvoir proposer des stratégies de remédiation/promotion du bien-vieillir, qui soient les plus efficaces possibles et qui prennent en compte les différences liées au genre dans une perspective de médecine personnalisée. Il s’agira de produire la 1ere démonstration sans ambiguité de la capacité des odeurs à induire la libération de noradrénaline dans différentes régions cérébrales et à moduler leur fonctionnement, hypothèse pour laquelle il n’existe actuellement que des preuves indirectes. A l’issue de ce projet, il pourra être envisagé de proposer la mise en place de stratégies de promotion du bien vieillir chez l’humain, basées sur l’utilisation des odeurs.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront soumis à des test comportementaux visant à étudier leur capacité d’apprentissage et de mémorisation des odeurs. Pour cela, ils seront entrainés (cet entrainement se fait par simple exposition répétée à un odorant) puis évalués à différents délais après l’apprentissage pour évaluer pendant combien de temps ils se souviennent des odorants appris. L’ensemble de ces tests comportementaux s’étalera sur 2 mois et sera effectué sur des groupes d’animaux différents à différents âges pour étudier l’effet du vieillissement. Afin d’analyser la libération de noradrénaline chez l’animal vigile en comportement, une approche en photométrie par fibre optique sera utilisée. Elle nécessite des injections intracérébrales de vecteurs viraux et à l’implantation de fibres optiques lors d’une chirurgie. L’ensemble de cette intervention comprend la chirurgie (d’une durée de 30 min), la phase de récupération et les enregistrements pendant le comportement et s’étend sur 2 mois maximum. Afin de caractériser les contacts établis par les fibres noradrénergiques sur différents neurones, nous utiliserons la technologie GRASP permettant de révéler les contacts entre deux populations neuronales spécifiques. Elle nécessite des injections intracérébrales de vecteurs viraux lors d’une chirurgie. L’ensemble de cette intervention comprend la chirurgie (d’une durée maximale de 45 min) et la phase de récupération et s’étend sur 6 semaines maximum.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les animaux implantés avec une fibre optique (procédure chirurgicale) étant remis entre congénères (pour éviter l’isolement des animaux), ils peuvent être susceptibles de se blesser. Des dégradations du matériel d’implantation et donc de la zone cérébrale correspondante peuvent aussi être engendrées. Les chirurgies peuvent également induire des effets secondaires indésirables (perte de poids, douleurs, stress, apathie, stéréotypie etc). Enfin, la manipulation des animaux ainsi que les injections intrapéritonéales peuvent induire chez les animaux un stress léger. Une surveillance sera mise en place à l’aide d’une grille de score évaluant l’état physiologique et comportemental de l’animal, définissant des points limites connus et maitrisés.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux utilisés seront mis à mort afin de prélever le cerveau pour 1) contrôler les injections et implantations chirurgicales et 2) analyser post-mortem l’activité neuronale ou les connexions entre les neurones.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’étude de processus physiologiques et plus particulièrement l’étude des bases neurales du comportement (ici apprentissage et mémoire olfactifs et l’impact du sexe et du vieillissement) nécessite l’utilisation d’animaux vivants et ne peut s’envisager sur des modèles strictement in vitro. Notre projet se focalise sur un modèle expérimental nécessitant l’utilisation d’un modèle animal. Il n’existe pas de modèle cellulaire reproduisant nos procédures expérimentales.
2. Réduction
Pour nos expérimentations, nous avons prévu le nombre nécessaire et suffisant d’animaux (10 à 15 souris par groupe selon les méthodologies), pour garder une puissance statistique dans le traitement des résultats. Lorsque cela était possible sans compromettre le résultat des expériences et sans altérer le bien-être des animaux, nous avons prévu d’effectuer plusieurs analyses sur les mêmes animaux. Ces prévisions sont basées sur les précédentes études de l’équipe et les données de la littérature. De plus, pour assurer la fiabilité statistique nous randomiserons les animaux et les groupes, et afin de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés, nous corrélerons (grâce à des statistiques adaptées) le comportement et les paramètres cellulaires sur les mêmes animaux.
3. Raffinement
Les animaux feront l’objet d’une surveillance rapprochée pour détecter les points limites de souffrance. Le poids et l’apparence physique seront vérifiés pendant toute la durée du protocole. Pour réduire le risque d’un impact physique et psychique, une semaine de repos sera effectuée à l’arrivée des animaux avant début des expérimentations. Une sciure avec copeaux longs sera utilisée. Les animaux seront maintenus en groupe (de 5 maximum), avec nourriture et eau à volonté. Les cages sont transparentes pour favoriser la communication. Lors de la procédure chirurgicale, les souris seront placées sous anesthésie générale à l’aide d’un analgésique approprié. Une injection d’antalgique sera pratiquée avant et après chirurgie, réitérée ensuite en fonction de l’état de l’animal. En attendant un réveil partiel, les animaux seront placés sous une lampe chauffante. Le test de pli de peau sera pratiqué pour vérifier le niveau d’hydratation (une injection de NaCl sera faite si besoin). Le poids sera contrôlé pendant les jours suivants. L’état général sera évalué régulièrement pendant la phase de récupération.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Nous avons choisi la souris car son comportement et l’importance écologique de la fonction olfactive de cette espèce sont particulièrement adaptés à la question de recherche qui nous intéresse, c’est-à-dire l’effet du vieillissement sur le fonctionnement cérébral. De plus, le cerveau et le système olfactif humain et murin présentent de grandes similarités anatomiques et fonctionnelles, y compris des altérations similaires liées au vieillissement, faisant de cette espèce un très bon modèle pour étudier le vieillissement cérébral et le système olfactif. Le modèle murin permet l’accès à une analyse à l’échelle cellulaire du fonctionnement cérébral, inaccessible chez l’humain. Enfin, l’ensemble des données antérieures a été obtenu chez cette espèce ; elle est classiquement utilisée dans ce type d’étude, et nos données pourront être comparées à celles de la littérature. Afin d’étudier l’effet du vieillissement sur la mémoire olfactive et les mécanismes cellulaires sous-jacents, les expériences seront réalisées aux stades jeune adulte (2 mois) et à différents stades de vieillissement (9, 12 et 18 mois), afin de définir la chronologie de l’altération de ces processus. La maturité sexuelle, qui se situe à 8 semaines chez les femelles et 10 chez les mâles, est atteinte. Les âges (jeune adulte 2 mois, âge moyen 9-12 mois, âge avancé 18 mois) ont été choisis sur la base de la littérature existante sur le vieillissement.