Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 2024-02-07 00:00:00
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-886703)
75 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, dont 55 tués pour analyse du cerveau, 10 réutilisés et 10 placés à l’adoption. Quarante d’entre eux subissent une chirurgie d’implantation d’électrodes de deux à quatre heures pour enregistrer leur activité cérébrale pendant le sommeil, avant d’apprendre à attraper une bille de lait sucré avec une patte. Le projet étudie la consolidation de la mémoire motrice réactivée par un son pendant le sommeil, une recherche fondamentale dont les applications en rééducation restent lointaines. Le porteur affirme qu’aucun organoïde ne reproduit les connexions entre aires corticales et que le rat est requis pour sa dextérité.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les objectifs de cette étude sont 1- de mettre au point une tâche d’apprentissage moteur consistant pour le rat à utiliser uniquement une patte pour attraper une récompense (bille de lait concentré sucré) et de tester la réactivation ciblée de la mémoire par un stimulus sonore, 2- d’étudier les mécanismes neuronaux mis en jeu lors de la consolidation de la mémoire motrice en condition contrôle et en condition de réactivation ciblée. Plus précisément, notre hypothèse est que rejouer le stimulus sonore associé à la tâche comportemental pendant certaines phases du sommeil va favoriser l’apprentissage de la tâche motrice et que cela sera associé à une augmentation de l’émission d’ondes rapides dans l’hippocampe pendant le sommeil profond et à une augmentation de la fréquence des fuseaux et des oscillations lentes dans le cortex moteur contra-latéral à la patte utilisée pour attraper la bille de lait.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le bénéfice direct de cette étude est l’amélioration des connaissances, dans deux domaines, 1- les mécanismes de base du sommeil profond, et 2- le rôle du sommeil profond dans les processus d’apprentissage et de mémoire. En plus de ce bénéfice direct, les bénéfices indirects de cette recherche fondamentale sont 1- mettre en évidence l’importance relative des différentes phases du sommeil pour l’apprentissage et la consolidation de la mémoire. 2 – d’approfondir les connaissances sur les mécanismes neuronaux qui sous-tendent la réactivation ciblée des souvenirs, une technique qui pourrait être employée dans la rééducation des patients ayant souffert d’un accident ayant eu un impact négatif sur leur capacité motrice ou encore chez les personnes âgées ayant des problèmes de sommeil et de consolidation de la mémoire. En effet, la population mondiale d’individus de plus de 60 ans devrait plus que doubler au cours de la première moitié du 21e siècle (Organisation mondiale de la santé ; http://www.who.int/ageing/about/facts/en/), ce qui entraînerait d’énormes défis économiques et sociétaux. Il est donc de première importance de comprendre le fonctionnement du sommeil en conditions physiologiques et pathologiques pour ajouter une corde à l’arc thérapeutique.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
40 rats subiront une chirurgie invasives (implantations d’électrodes d’enregistrements) qui permettront d’enregistrer leur activité cérébrale pendant le sommeil. La chirurgie dure entre 2 et 4 heures. Un traitement antalgique est donné avant la chirurgie, qui s’effectue sous anesthésie générale, et se poursuit pendant 5 jours en soins post-opératoires. Les rats ensuite feront un test de comportement qui consiste à attraper une friandise avec la patte à travers une fente dans le mur de sa cage.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La mise en place du protocole comportemental n’aura pas de nuisances. La tâche se base sur la gourmandise naturelle des rats qui adorent les billes de lait sucré. Néanmoins si les animaux manquent de motivation pour effectuer la tâche, une restriction légère de nourriture de 12h avant l’apprentissage de la tâche sera effectuée. Afin de réduire le stress dû à la restriction, les rats seront progressivement habitués à un jeûne de 12h. Les rats pourraient aussi être irritaté au niveau de la patte en frottant les parois de la boîte de test. Pour prévenir cela, les parois seront polie une crème apaisante (cycatril) sera appliquée.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
55 animaux seront mis à mort pour des analyses post-mortem. Pour 15 d’entre eux, leur cerveaux serviront à déterminer les régions cérébrales activées pendant l’apprentissage et la consolidation de la mémoire. Pour les 40 autres rast, les animaux seront mis à mort afin de vérifier l’emplacement des électrodes d’enregistrement.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il n’existe pas de méthode alternative à l’expérimentation animale pour ce projet. En effet, ce projet combine étude du comportement chez le rat pendant une tâche d’apprentissage moteur et enregistrement de plusieurs aires corticales simultanément. Il est à ce jour impossible de mimer un apprentissage mnésique dans aucun modèle vivant complexe tels que les organoïdes qui de plus ne sont pas encore assez aboutis pour reproduire les connections entre les différentes aires corticales.
2. Réduction
Le nombre d’animaux sera réduit grâce à l’utilisation de tests statistiques se basant sur des linear mixed models qui permettent de prendre en compte à la fois les mesures répétées sur le même animal et les mesures effectuées entre les animaux. De plus, chaque animal sera enregistré en situation contrôle et de test afin de pairer les résultats ce qui les rend plus puissants.
3. Raffinement
Le haut niveau de complexité des chirurgies effectué sur ces animaux permet de générer un grand nombre de données par animal et de maintenir une haute qualité d’enregistrements pendant des mois. Dans ce projet, nous combinerons les enregistrements électrophysiologiques à une tâche comportementale complexe ce qui permettra de réduire le nombre d’animaux et d’obtenir des données riches. Dans la grande majorité des études, les animaux implantés sont isolés. En effet, le stress induit par les contentions et les enregistrements conduit souvent les animaux à devenir agressif et à se battre. Néanmoins, l’isolement est également un stress majeur pour les rats, nous avons donc raffiné les étapes d’habituation et de contention afin de limiter le stress des animaux, et ceci me permet de maintenir les animaux au minimum par deux. Les animaux implantés sont souvent isolés pour protéger les implants. Dans cette étude, les rats seront équipés d’un chapeau de protection en plastique solide afin de protéger les implants et de permettre de maintenir les animaux en groupe.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Ce projet requiert l’utilisation de rats du fait du haut niveau de dexterité requis pour la tâche. Il n’existe pas de méthode alternative pour étudier un phénomène physiologique aussi complexe que la synchronisation des oscillations cérébrales. Les rats possèdent une architecture du sommeil très similaire à celle de l’humain avec l’alternance de phases de sommeil profond et paradoxal. Pendant le sommeil profond, on observe des phases de haut niveau de synchronisation très proches de celles observées chez l’humain. D’autre part, le rat possède les capacités cognitives et les facultés de se concentrer sur une tâche qu’on ne retrouve pas chez la souris par exemple. Ils sont aussi très gourmand ce qui permet d’effectuer l’étude sans restriction alimentaire.