Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 28/05/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-746848)
37 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une ou deux opérations du cerveau de deux à trois heures, pour une partie d’entre elles une privation de sommeil paradoxal de 48 heures, puis une perfusion intracardiaque sous anesthésie qui permet de prélever le cerveau. L’objet déclaré est de cartographier les réseaux nerveux responsables de la paralysie musculaire du sommeil paradoxal, sans application clinique annoncée à court terme. Le porteur reconnaît que les organoïdes, les cultures sur puces et la modélisation informatique se développent, mais conclut qu’ils ne constituent « pas encore d’alternatives crédibles », et qualifie d' »indispensable » l’isolement des souris en barils individuels pendant une dizaine de jours.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le sommeil paradoxal est commun à tous les mammifères incluant les humains. Il se caractérise par une forte activité cérébrale semblable à celle de l’éveil mais paradoxalement associées à une paralysie musculaire, expliquant notre immobilité pendant la nuit. De récentes recherches expérimentales chez le rongeur ont identifié les mécanismes nerveux qui conduisent à cette paralysie réversible de nos muscles. Des atteintes neurodégénératives peuvent cibler ces réseaux de neurones provoquant alors une maladie, le trouble comportemental en SP, qui est un signe diagnostic précoce de la maladie de Parkinson ou la maladie à corps de Lewy. Chez ces patients endormis, les muscles ne sont plus paralysés favorisant la survenue de mouvements violents et incontrôlés qui reflèteraient le contenu de nos rêves. En revanche, nous ne savons toujours pas comment et où dans notre cerveau ce sommeil particulier est généré. Ce projet a pour ambition de progresser sur ces questions d’apparence fondamentale mais qui sont un prérequis pour comprendre ses fonctions physiologiques et cognitives, et ses dysfonctionnements dans de pathologies neurologiques assez fréquente comme le trouble comportemental en SP, la narcolepsie, le syndrome des jambes sans repos ou les apnées/ronflements du sommeil. Dans ce contexte, notre stratégie expérimentale repose sur la spécificité fonctionnelle dorénavant solidement établie des mécanismes nerveux impliqués dans la paralysie et l’utilisation de nouveaux outils génétiques, moléculaires et viraux pour circonscrire chez la souris la(s) parties du cerveau activée(s) pendant le SP et capable(s) de controler la paralysie musculaire. La description fine de ce substrat anatomique et fonctionnel devrait ouvrir des champs d’investigations nouveaux dans le domaine de la physiologie du SP et de ses pathologies.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet vise à renforcer les connaissances sur les réseaux neuronaux et les mécanismes neurobiologiques sous-jacents à l’apparition et la régulation du SP. A ce jour, beaucoup de structures ont été identifiées comme pouvant moduler les différents paramètres du SP mais aucun réseau permettant de faire le lien entre elles n’a solidement été décrit. Nous avons précédemment confirmé que la voie SLD vers vmM génère l’atonie musculaire spécifique à l’état de SP chez la souris. Il reste à utiliser cette porte d’entrée préférentielle et solide vers les réseaux du SP. Ainsi, ce projet vise à identifier les structures projetant sur la voie SLD vers vmM tout en confirmant leur implication dans l’état de SP. Ces connaissances fondamentales sont susceptibles d’ouvrir sur le long terme des pistes pour comprendre comment le SP est généré par le cerveau, un prérequis à l’étude de ses diverses fonctions vitales.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront soumis à : – Une ou deux interventions chirurgicales sous anesthésie de 2h à 3h selon la procédure – Période de récupération post-opératoire de durée variable selon la procédure – Protocole de privation/rebond de sommeil paradoxal de 48h pour la procédure 3 précédant mise à mort – Perfusion intracardiaque sous anesthésie en fin de procédure avec prélèvement de biopsies
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les procédures sont classifiées de sévérité modérée. Selon la procédure, les souris subiront une ou deux interventions chirurgicales sous anesthésie, d’une durée variant de 2 à 3h. Ces interventions entrainent une douleur modérée, traitée efficacement par administrations médicamenteuses adaptées avant, pendant et après l’intervention chirurgicale. Pour les enregistrements du sommeil, les souris devront être isolées en barils individuels jusqu’à la fin de la procédure. Nous n’attendons pas de dérèglement du cycle veille-sommeil grâce à la période d’habituation à l’isolement social en barils individuels. Cependant, nous serons vigilants pour détecter d’éventuels signes de mal-être liés aux procédures.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux subiront le processus d’euthanasie pour collecter et préserver les tissus cérébraux afin de réaliser des études d’anatomopathologie et d’immunohistochimie.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il est impossible d’étudier une fonction vitale comme le sommeil hors d’un organisme vivant. Aussi, les modèles animaux demeurent essentiels pour reproduire, comprendre et modéliser des mécanismes neurobiologiques complexes. La souris est particulièrement bien adaptée aux études neurophysiologiques (faible prise de poids et de volume corporel avec l’âge, lignées génétiquement modifiées). Par ailleurs, ses mécanismes nerveux du cycle veille- sommeil sont communs à tous les mammifères, incluant l’homme. Des animaux moins évolués comme la mouche, le vers ou le poisson zèbre sont parfois utilisés (activité/inactivité) mais ils ne possèdent pas de sommeil paradoxal et leur cerveau ne présente pas la même complexité anatomique et fonctionnelle. D’autres méthodes prometteuses se développent comme la modélisation in-silico et l’intelligence artificielle, les cultures cellulaires sur puces ou les organoïdes mais elles ne constituent pas encore d’alternatives crédibles et pertinentes aborder des processus aussi complexes que le sommeil et comprendre des pathologies invalidantes qui l’affectent comme les apnées du sommeil, le ronflement, le trouble comportmeental en SP ou la narcolepsie. Par ailleurs, la dissection fine des réseaux neuronaux et de mécanismes complexes ne peut être abordée chez l’homme par les techniques globale mises en œuvre en recherche clinique (imagerie cérébrale). La compréhension de mécanismes neurobiologiques à l’échelle cellulaire et moléculaire nécessite la mise en place de techniques invasives, inapplicables pour l’heure chez l’homme.
2. Réduction
La détermination de la taille de l’échantillon est essentielle pour le succès et la reproductibilité des résultats dans toute étude scientifique. Notre estimation porte sur un besoin de 37 souris réparties en 3 procédures expérimentales. Les expériences proposées ont été conçues pour minimiser le nombre d’animaux tout en maximisant les effets statistiques. La taille de chaque lot expérimental a ete calculée et optimisée sur la base de nos propres études récentes chez la souris. Ces calculs prennent en compte les « erreurs et échecs » aux différentes étapes de chaque procédure expérimentale et la variabilité interindividuelle des paramètres physiologiques considérés, mais aussi la nécessité de ne pas compromettre la reproductibilité et la significativité des données obtenues (utilisation systématique de tests statistiques adaptés aux petits échantillons).
3. Raffinement
Pour minimiser le stress individuel et favoriser aussi longtemps que possible les interactions sociales, les souris dès réception seront hébergées par paire en cage conventionnelle ainsi que pendant les procédures quand cela est techniquement possible. Des enrichissements environnementaux seront mis en place systématiquement pour la durée des procédures pour entretenir leur bien-être. Les conditions d’hébergement, les soins post-chirurgies et les différentes étapes expérimentales seront contrôlés pour réduire le risque de détresse. Pour la partie physiologique du projet, les animaux seront hébergés en baril individuel pour une dizaine de jours seulement. Des enrichissements conventionnels (roue, coton, bâtonnet de bois, lanière de carton) seront fournis pour la fabrication du nid et limiter l’anxiété générée par cet isolement social indispensable. Les animaux seront suivis quotidiennement dès la phase post-opératoire pour optimiser leur récupération (médicaments adaptés si nécessaire, suivis du poids, de la mobilité et du comportement). Notre préoccupation est de détecter rapidement si certains paramètres physiologiques et comportementaux se dégradent pendant les procédures, constituant des points limites avec mise à mort pour prévenir une quelconque souffrance
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Il s’agira de souris sauvages, jeunes adultes âgées 10-12 semaines au début des procédures. Elles auront donc atteint leur maturité cérébrale et fonctionnelle avec un cycle veille-sommeil stabilisé et consolidé. La souris a été largement utilisée dans la recherche sur le SP et constitue le modèle mammifère le plus adapté pour l’utilisation d’outils moléculaires, génétiques et cellulaires prévus pour ce projet. Ainsi, la compréhension des mécanismes régulant le SP à l’échelle cellulaire et moléculaire passe par des techniques invasives encore impossibles chez l’homme mais applicables chez la souris. Le SP est une caractéristique commune aux mammifères, incluant l’homme. Les modèles animaux alternatifs plus simples que la souris (mouche, poisson zèbre) parfois utilisés sont dépourvus de SP et ne sont donc pas pertinents pour comprendre le sommeil, ses fonctions et les pathologies qui l’affectent chez l’homme.