Rôle des contacts microglie-synapses dans les mécanismes de consolidation de la mémoire chez la souris (EU 1/3)

L’anesthésie générale est utilisée tous les jours à l’hôpital, notamment lors d’opérations chirurgicales ou pour maintenir un patient endormi en soins intensifs. Dans certains cas, notamment lorsqu’elle dure longtemps, elle peut être suivie de troubles de la mémoire ou de la concentration. Ce phénomène a été observé chez plusieurs patients après leur séjours en réanimation, notamment pendant la pandémie de COVID-19, mais les causes exactes de ces effets restent encore mal connues. Le sommeil et l’anesthésie peuvent sembler similaires (on ne bouge plus, on ne sent plus les choses, l’activité du cerveau ralentit), mais ils ne reposent pas sur les mêmes mécanismes. De plus, le sommeil est réparateur pour le cerveau, alors que l’anesthésie prolongée pourrait avoir des effets plus néfastes sur son fonctionnement. Chez la souris, il a été montré que rester longtemps sous anesthésie modifie certaines connexions dans le cerveau. Jusqu’à présent, les chercheurs ont surtout étudié les neurones, les cellules qui permettent la communication dans le cerveau. Mais les cellules immunitaires du cerveau, les microglies, pourraient aussi jouer un rôle important. Ces cellules aident normalement à entretenir et à remodeler les connexions dans le cerveau, surtout pendant l’apprentissage ou lorsqu’on forme des souvenirs. Ce projet multi-établissement (3 établissements utilisateurs), vise à mieux comprendre comment l’anesthésie prolongée pourrait perturber les interactions entre neurones et microglies chez la souris, à différents moments de la mémoire : quand on apprend, quand on consolide l’information, et quand on se souvient. Ces recherches pourraient aider à mieux comprendre pourquoi certaines personnes ont des troubles de la mémoire après une anesthésie, et à trouver des solutions pour mieux les prévenir.

Ce projet permettra d’approfondir notre compréhension des effets à long terme de l’anesthésie générale prolongée sur le cerveau, notamment sur la mémoire et les capacités cognitives. En explorant pour la première fois le rôle potentiel des microglies dans ces effets, il pourrait: 1) Améliorer la compréhension des troubles cognitifs post-anesthésie, en identifiant les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués, au-delà des seuls neurones. 2) Contribuer à la recherche médicale humaine, en proposant des pistes pour prévenir ou limiter les séquelles cognitives chez les patients ayant subi une anesthésie prolongée (par exemple après chirurgie lourde ou séjour en réanimation). 3) Orienter de futures stratégies thérapeutiques ciblant la plasticité cérébrale et les cellules gliales pour favoriser une meilleure récupération cognitive. 4) Fournir un nouveau modèle préclinique expérimental pour étudier les effets de l’anesthésie sur la mémoire, intégrant non seulement l’activité neuronale mais aussi les interactions cellules gliales-neurones. 5) Réduire les impacts socio-économiques des déficits cognitifs post-opératoires, en apportant des solutions de prévention ou d’accompagnement adaptées à ces patients.

Une chirurgie sous anesthésie pour placer implant et des électrodes d’enregistement sur le crane (4h00) au sein de l’EU1/3. Habituation à la contention longue de la tête au sein de l’EU2/3 (10 jours par session quotidienne allant progressivement de 5 minutes à 3h00). Comportement (tâche de discrimination tactile par les vibrisses) et imagerie, 2 sessions de 3h maximum/jour pendant 3 jours avec des pauses de 3 heures minimum au sein de l’EU2/3. Restriction hydrique pendant 12 heures répétées 6 fois maximum. Mise à mort sous anesthésie générale (animaux inconscients) au sein de l’EU3/3.

Nous réalisons une chirurgie afin de coller un implant sur le crâne de la souris, implantons des électrodes sur le crane et dans les muscles de la nuque pour évaluer leur activité et déterminer si la souris est endormie ou éveillée, et amincissons le crâne sans corrompre l’intégrité du système nerveux central sous anesthésie. Cette chirurgie peu invasive réalisée sous analgésie et anesthésie entraine des douleurs post opératoire pendant 48h00. Les complications au stade de la chirurgie sont extrêmement rares. Nous réalisons ensuite une habituation progressive des souris par renforcement positif pour qu’elles restent en condition tête restreinte pendant les sessions d’apprentissage et de rappel et pendant la phase de sommeil (séances allant de 5 minutes à 3 heures progressivement sur 7 jours). Il arrive rarement que certaines souris présentes des difficultés à s’habituer. Cette contention entraine certainement un stress léger, difficile à évaluer car nous n’observons pas de manifestations physiques (grattage, vocalisations, mictions/défécations, posture ou comportements compulsifs), le stress potentiel, est atténué par le renforcement positif (récompense avec des friandises). Afin de motiver les souris à s’engager dans la tâche d’apprentissage une restriction hydrique est réalisée pendant 12 h max sur 24h, cette restriction d’accès à l’eau peut être reproduite pendant 3 jours, elle entraine un inconfort transitoire de la souris (sensation de soif). Un stimulus aversif, puff d’air (durée 1s) en cas de mauvaises réponses est utilisé dans la phase initiale de l’apprentissage pour aider les souris à comprendre la tâche à réaliser, le puff d’air est utilisé uniquement si elle ne répondent pas aux pénalités de temps. Ces puffs d’air utilisé en dernier recours et potentiellement répétés peuvent engendrer un stress, difficile à quantifier en absence de signes cliniques. 2 séances de comportement et d’imagerie en tête restreinte de 3 heures maximum chacune ont lieu chaque jour et sont répétées au maximum pendant trois jours, ses séances peuvent occasionner un stress identique voir plus faible que lors de l’habituation.

Les animaux sont mis à mort à l’issue de chaque procédure. Les organes d’intérêt pour l’étude sont alors prélevés et d’autres organes sont collectés pour constituer un banque de tissus à disposition d’autres équipes et laboratoires (muscles ou rétine).

Les souris permettent d’avoir recours à des animaux transgéniques. Il existe une abondante littérature sur le fonctionnement synaptique chez la souris ce qui évitera de reproduire certaines expériences pour valider notre modèle. Enfin l’architecture corticale est proche de celle de l’homme et il s’agit donc d’un des meilleurs modèles non primate pour étudier la plasticité synaptique. Les souris seront des souris jeunes adultes utilisées entre 6 et 10 semaines car la taille du crâne n’évolue plus dans le temps.