Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 08/10/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-926816)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le but de ce projet est de comprendre comment, au niveau du système nerveux central, les informations somatosensorielles (toucher, proprioception) sont traitées, mais aussi prises en compte dans la production du mouvement d’un membre, et pour l’appropriation corporelle. Au-delà d’une meilleure compréhension du fonctionnement cérébral, ce projet participe à l’effort pour concevoir des prothèses reliées de façon bidirectionnelle (incluant un retour sensoriel tactile) à des interfaces cerveau-machine. En effet, le développement d’interfaces bidirectionnelles promet de rendre le contrôle des prothèses plus précis et rapide, et d’améliorer leur sensation d’intégration au corps des patients.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Au-delà d’une meilleure compréhension du fonctionnement cérébral, ce projet participe à l’effort pour concevoir des prothèses reliées de façon bidirectionnelle (incluant un retour sensoriel tactile et ou proprioceptif) à des interfaces cerveau-machine. En effet, le développement d’interfaces bidirectionnelles promet de rendre le contrôle des prothèses plus précis et rapide, et d’améliorer leur sensation d’intégration au corps des patients.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les expériences prévues nécessitent l’enregistrement de l’activité cérébrale de souris. – Enregistrements sous anesthésie générale : une seule intervention, sans réveil, durant quelques heures, sur un maximum de 112 souris. – Chirurgies sous anesthésie pour mettre en place le dispositif d’enregistrement (pièce de fixation, fenêtre optique ou électrode) : durée de 45 à 120 minutes, sur un maximum de 1881 souris (une fois par animal). – Injections systémiques (intraveineuses) sous anesthésie, pour introduire des gènes permettant d’observer ou de modifier l’activité cérébrale : environ 20 minutes, sur 510 souris maximum (une fois par animal). – Injections intracérébrales sous anesthésie, pour cibler l’expression de ces gènes sur des régions précises du cerveau : environ 60 minutes, sur 150 souris maximum (une fois par animal). – Imagerie fonctionnelle sous anesthésie générale pour localiser les régions cérébrales d’intérêt : environ 20 minutes, sur 1881 souris maximum (une fois par animal). – Enregistrements chroniques chez l’animal éveillé et habitué : sessions de 20 à 60 minutes, répétées 5 à 15 fois par souris, sur un maximum de 206 souris. – Enregistrements chroniques chez l’animal éveillé, tête fixée ou en liberté (fibroscopie) : sessions de 20 à 60 minutes, répétées 10 à 105 fois par souris, sur un maximum de 1675 souris. Ces expériences nécessitent un contrôle de l’apport en eau, pouvant durer jusqu’à 4 mois. – Chirurgie d’amputation d’un membre antérieur sous anesthésie : environ 1h30, sur 90 souris (une fois par animal). Les expériences qui suivent pourront durer jusqu’à 3 mois.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les souris impliquées dans le projet seront soumises à des procédures susceptibles de s’accompagner d’effets indésirables : Dépression respiratoire ou cardiaque, hypothermie, impact sur le tractus digestif liés à l’anesthésie, réactions inflammatoires ou infectieuses liées à l’implant d’électrodes ou de fenêtres optiques. Certains groupes de souris feront l’objet d’injections de constructions virales non pathogènes dans le sinus rétro-orbitaire réalisées sous anesthésie générale, qui lorsque le geste est maitrisé ne s’accompagne pas de complications. Certaines souris seront impliquées dans des tâches de conditionnement opérant, souvent associées à des enregistrements d’activité neuronale réalisées soit « tête-fixée », soit en comportement libre, mais connectées à un système d’enregistrement par le biais d’un faisceau de fibres optiques flexibles. Les effets indésirables liés à ces expériences sont principalement : Stress lié à la privation hydrique, perte de poids, stress et inconfort lié au maintien par la tête. Certaines souris, dans le cadre du développement de neuroprothèses seront soumises à l’amputation d’un membre antérieur au niveau de l’articulation gléno-humérale (épaule). Cette amputation, bien que réalisée dans des conditions réduisant au maximum le stress et la douleur, constituera une nuisance pour l’animal avec une perte de fonction, et une diminution des seuils de douleur sur le long terme.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la suite de nos expériences nous devons, pour interpréter de manière pertinente les résultats obtenus, prélever le cerveau des animaux et réaliser des analyses histologiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Dans le domaine des neurosciences, les alternatives à l’usage de modèles animaux sont les approches in silico, ex vivo, et in vitro. Dans le cadre de notre projet, notre objectif est de comprendre les mécanismes neuronaux impliqués dans le traitement des informations somatosensorielles et leur perception, la motricité et l’apprentissage moteur. Les approches in silico évoluent, diverses initiatives sont menées à l’échelle mondiale pour collecter massivement des données de manière à raffiner les modèles mimant le fonctionnement du système nerveux, en y intégrant notamment la grande diversité des propriétés intrinsèques des neurones qui constituent les réseaux corticaux, mais aussi les spécificités régionales du cortex cérébral en termes de connectivité. Mais les modèles actuels sont encore bien trop simplifiés pour se substituer aux études sur des animaux vivants. Le but de notre étude est justement d’approfondir la compréhension des mécanismes qui régissent l’intégration somatosensori- motrice corticale, pour pouvoir ensuite conduire à une modélisation des processus étudiés.
2. Réduction
Pour réduire au minimum le nombre d’animaux impliqués dans nos expériences, nous avons adopté une stratégie de multiplication des mesures sur les mêmes animaux. Nous travaillons avec des implantations chroniques d’électrodes et de fenêtres optiques qui permettent de réaliser des mesures chroniques répétées durant de multiples sessions consécutives chez le même animal. Nous associons méthodes d’imagerie, d’analyse du comportement, d’électrophysiologie et d’optogénétique sur le même animal. Cette stratégie nous permet de collecter un grand nombre de données à partir d’un nombre réduit d’animaux.
3. Raffinement
Nous mettrons en œuvre de nombreuses mesures visant à assurer le bien-être des animaux impliqués dans notre projet. Cela commence par l’utilisation d’une anesthésie et analgésie adaptés à chaque type d’intervention. A l’issue des procédures chirurgicales, les animaux seront placés dans une enceinte chauffée dédiée au réveil et la surveillance post-opératoire afin de minimiser leur stress. Une fois complètement réveillés, ils seront réintroduits dans leur cage habituelle pour éviter qu’ils ne se sentent isolés. Un suivi quotidien consciencieux sera mis en place pour observer leur poids, leur état de santé général, leurs expressions faciales et leur comportement, pendant plusieurs jours après l’intervention. En dehors de la phase post-opératoire, nous habituerons les animaux à l’environnement des sessions d’enregistrement pour limiter leur stress. Lorsque les animaux seront soumis à une restriction d’accès à l’eau dans le cadre d’un apprentissage comportemental, leur poids et leur apparence seront contrôlés quotidiennement pour garantir leur bien-être. Par exemple, en cas de perte de poids trop importante, un complément en eau leur sera accordé. Une grille d’évaluation du bien-être animal sera utilisée pour définir les seuils d’intervention spécifiques à chaque individu. En cas de signes de douleur, un traitement approprié sera administré. Enfin, dans ce projet, nous veillons à ce que les animaux soient logés en groupe dans des cages spacieuses, enrichies, et adaptées à leurs besoins comportementaux et physiologiques. Ces mesures sont essentielles pour assurer le bien-être des animaux dans nos expériences et diminuer la variabilité de nos résultats.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le cortex cérébral de la souris est doté d’une structure laminaire, comparable à celle des primates tout en étant dépourvu de circonvolutions. Il offre un accès direct privilégié aux aires sensorimotrices, y compris un accès optique. C’est un atout très précieux à l’heure où les méthodes optiques sont devenues des outils incontournables pour enregistrer et contrôler l’activité d’assemblées de neurones. En outre, la souris est un modèle privilégié pour l’étude du système somatosensoriel, grâce à la masse de connaissances acquises concernant le système des vibrisses, auxquelles correspondent des structures bien définies au niveau du cortex somatosensoriel primaire. Le laboratoire maîtrise très bien ce modèle, un facteur important pour la réussite des expériences envisagées et pour la minimisation du nombre d’animaux impliqués dans les expériences. Également, le modèle souris bénéficie d’outils optogénétiques particulièrement performants, qui sont facilement mis en œuvre grâce à la commercialisation de nombreuses lignées transgéniques dédiées. La grande majorité de nos expériences seront réalisées sur des souris adultes (> 8 semaines), car nous souhaitons étudier les principes de fonctionnement des circuits somatosensori-moteurs corticaux, au sein d’un système nerveux bien développé et établi. Les animaux adultes sont plus faciles à entraîner à des tâches comportementales où les courbes de poids sont utilisées pour gérer la restriction hydrique des animaux. Cela facilite la mise en œuvre de nos expériences, et l’adoption de protocoles longitudinaux impliquant la collecte répétée de données chez un même animal.