Caractérisation des projections cérébelleuses sur les structures de navigation chez la souris MODIFICATION

Le cervelet a été classiquement considéré comme une structure impliquée dans le contrôle, la synchronisation et l’apprentissage des habiletés motrices. Cependant, un ensemble de preuves récentes ont également mis en évidence son rôle dans les processus cognitifs par ses interconnexions avec les régions du cerveau impliquées dans la cognition, notamment l’hippocampe. L’hippocampe est consideré comme le siége de la navigation, une fonction fondamentale qui permet aux individus de se repérer dans l’environnement et de la mémoire spatiale, la composante de la mémoire responsable de l’enregistrement des informations sur notre environnement et notre orientation. Des études menées sur des souris ont révélé que le cervelet est crucial pour l’activité neuronale de l’hippocampe et l’efficacité des comportements de navigation. Cependant, les voies reliant le cervelet à l’hippocampe et les mécanismes sous-jacents restent inconnues. Notre projet vise à caractériser les projections cérébelleuses vers l’hippocampe, tant sur le plan anatomique que physiologique, chez des souris au comportement libre. Nous sollicitons une demande de modification car compte-tenu des premiers résultats obtenus, nous souhaitons réaliser un test comportementale complémentaire sans modification du nombre total d’animaux.

Les fonctions cognitives, telles que la navigation et la mémoire spatiale, sont des processus complexes qui impliquent l’intégration d’informations provenant de différentes régions du cerveau. L’étude des connexions entre ces régions permet d’appréhender non seulement les bases neuronales de ces processus, mais contribue également aux domaines plus vastes des neurosciences et de la psychologie cognitive. Elle fournit une base pour développer et tester des théories sur la façon dont le cerveau traite les informations et décide du comportement. La navigation et la mémoire spatiale sont souvent altérées dans divers troubles neurologiques et psychologiques, tels que la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Comprendre les circuits neuronaux en conditions normales, peut aider à détecter et à comprendre les altérations et les dysfonctionnements cérébraux qui surviennent dans ces conditions pathologiques. En étudiant les interactions entre le cervelet et l’hippocampe, ce projet permettra donc de mieux comprendre le réseau cérébral qui soutient la navigation et la mémoire spatiale en conditions normales, avec des applications potentielles dans les pathologies associées.

Dans cette étude, trois groupes d’animaux seront soumis à des interventions distinctes. Premier groupe: Les animaux subiront une chirurgie cérébrale comprenant une injection de solution, réalisée sous anesthésie générale et analgésie. La durée maximale de cette intervention est de 4 heures. Après un délai maximal d’un mois, les animaux seront de nouveau anesthésiés puis euthanasiés au cours d’une procédure chirurgicale, sans réveil intermédiaire, afin d’éviter toute souffrance en fin d’expérience. Deuxième groupe – MODIFICATION: Les animaux subiront une chirurgie cérébrale avec injection de solution et implantation de dispositifs, sous anesthésie et analgésie, pour une durée maximale de 4 heures. Après une période de récupération d’une semaine, ils participeront à des séances d’exploration comportementale dans une arène, à l’état éveillé, pendant 60 minutes maximum par jour durant deux semaines. Des tests comportementaux seront ensuite réalisés pendant 120 minutes maximum par jour sur une période de trois mois. Ces tests incluront l’observation du comportement, l’enregistrement de l’activité cérébrale et l’utilisation de l’optogénétique, permettant la stimulation ciblée de zones cérébrales par la lumière. Une légère restriction alimentaire sera appliquée certains jours afin de motiver l’exploration de l’environnement. À la fin de l’étude, les animaux seront euthanasiés sous anesthésie lors d’une procédure chirurgicale, sans réveil. Troisième groupe: Les animaux subiront une chirurgie cérébrale avec injection de solution et implantation de dispositifs, sous anesthésie et analgésie, d’une durée maximale de 4 heures. Après une semaine de récupération, ils participeront à une expérience de navigation impliquant un labyrinthe aquatique. Ils passeront environ 15 minutes par jour dans l’eau pendant 15 jours, avec des sessions de nage limitées à 2 minutes maximum, entrecoupées de périodes de séchage et de repos. Cette expérience inclut l’utilisation de l’optogénétique. À l’issue de l’étude, les animaux seront euthanasiés sous anesthésie lors d’une procédure chirurgicale, sans réveil, selon la même méthode que pour les autres groupes.

Dans cette étude, certains effets indésirables peuvent survenir pour les animaux à différents moments du processus : Premièrement, les effets liés aux chirurgies : Les interventions chirurgicales, comme celles réalisées au niveau du cerveau, peuvent provoquer des effets indésirables tels que la perte de poids, une baisse de la température corporelle, de la déshydratation, ainsi que des douleurs ou un inconfort. Deuxièmement, le stress dû à l’hébergement en cage individuelle : Après les chirurgies, les animaux seront hébergés dans des cages individuelles pour protéger les implants fragiles placés lors des chirurgies. Bien que ces cages permettent des contacts visuels, auditifs et olfactifs entre eux, les souris sont des animaux qui vivent habituellement en groupe. Cette séparation peut donc provoquer un certain stress ou de l’angoisse, car elles se retrouvent privées de la compagnie de leurs congénères. Troisièmement, les expériences comportementales : Les animaux sont motivés soit par une récompense alimentaire, associée à une légère restriction alimentaire avant certaines séances, soit par la recherche d’une plateforme dans des expériences aquatiques. Ces situations peuvent induire un stress temporaire ou de l’anxiété. MODIFICATION certains animaux réaliseront une tache comportementale aquatique qui peux provoquer un stress et une légère hypothermie.

L’ensemble des animaux sera euthanasié à l’issue des procédures. Des prélèvements seront réalisés après la mort afin d’analyser le cerveau. Ces analyses permettront d’identifier les connexions cérébrales étudiées, de vérifier la position des dispositifs implantés (fibres optiques et électrodes) et de réaliser des analyses biologiques complémentaires (notamment immunologiques).

La souris est le modèle traditionnellement utilisé au laboratoire. Nous disposons donc de tout le matériel réglementaire et nécessaire à son hébergement. Il s’agit d’un mammifère explorateur, qui est le plus susceptible de fournir des résultats satisfaisants en termes de performance de navigation qui est notre sujet de recherche. L’équipe a développé de nombreux tests de comportement pour cet animal au cours de travaux antérieurs, parmi lesquels ceux qui servent de fondement à nos hypothèses de travail. Le projet porte sur l’étude des réseaux neuronaux à l’âge adulte. Comme les procédures d’enregistrement électrophysiologique combinées à l’optogénétique prennent plusieurs semaines, elles ne peuvent être effectuées que sur un cerveau dont le développement est stable. Nous utiliserons des souris âgées de 3 à 8 mois maximum.