Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 15/04/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-943778)
Des souris femelles gestantes respirent un insecticide pyréthrinoïde huit heures par jour, du douzième jour de gestation jusqu’à la naissance de leur portée, et jusqu’à sept jours au-delà. 258 souris, mères et petits, vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour le prélèvement de leur cerveau. Le porteur attend chez les mères des troubles digestifs, une hyperventilation, des déficits moteurs et des symptômes de type parkinsonien ou épileptique, et chez la descendance une mortalité accrue à la naissance ou un syndrome de type autistique, qui constitue précisément l’hypothèse testée. Les petits passent ensuite l’open field, la croix surélevée et le test d’interaction sociale à trois chambres, et le porteur affirme que reproduire une exposition par inhalation impose l' »organisme entier ».
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La prévalence de l’autisme ne cesse d’augmenter à l’échelle mondiale, devenant un problème de santé publique non négligeable. Les composantes environnementales ont un plus fort impact que les facteurs génétiques dans l’apparition de troubles du spectre autistique (TSA). Parmi elles, on retrouve les pesticides, néfastes pour les nuisibles mais également pour l’Homme dans le stades précoces du développement. En effet, diverses études épidémiologiques (Etats-Unis, France, Royaume-Uni…)) montrent une utilisation durant la dernière décennie de pesticides mais plus précisément d’insecticides à usage domestique dans 70 à 95% des cas. Ces produits sont retrouvés majoritairement sous forme de pulvérisateurs avec pour la plupart, comme substance active : les Pyréthrinoïdes (insecticides). Ainsi, une exposition aux pyréthrinoïdes pendant la période périnatale augmente le risque d’apparition de TSA, au travers d’un contact entre le pesticide et le foetus par l’intermédiaire de la mère qui l’inhale. Les agences environnementales alertent également sur leur utilisation intensive en air intérieur, notamment par les femmes enceintes car dans la société actuelle, la majorité de la population passe plus de 80% de son temps dans un environnement clos, taux augmentant à 95% pour les femmes enceintes. Nous avons précédemment montré que les concentrations de pyréthrinoïdes domestiques dans l’atmosphère intérieure sont 1000 fois plus élevées qu’à l’extérieur et que l’application aiguë de pyréthrinoïdes modifie l’activité électrophysiologique (activité électrique) des neurones des mammifères. Nous supposons qu’une exposition prénatale aux pyréthrinoïdes perturbe la séquence de développement des réseaux neuronaux et la synaptogenèse (connexions nerveuses), entraînant une altération durable des comportements sociaux et cognitifs. Nous sommes un consortium de neurobiologistes et de chimistes de l’atmosphère qui modéliseront l’exposition environnementale aux pyréthroïdes humains chez la souris. Nous focaliserons notre étude sur la deltaméthrine, un pyréthrinoïde de type II car il est le plus fortement détecté dans l’air ambiant ; l’Agence Française ANSES le classe parmi les 32 substances prioritaires ; enfin, il cible les récepteurs GABA et l’altération de la neurotransmission GABAergique est un mécanisme physiopathologique des TSA.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Face à l’orientation pandémique actuelle des TSA, la recherche doit aller au-delà des facteurs génétiques, sachant que les produits chimiques industriels largement disséminés dans l’environnement sont des contributeurs importants à cette pandémie. La nature innovante du projet est de démontrer le lien neurobiologique avec les preuves émergentes d’une association entre l’exposition prénatale à la pollution par les pyréthrinoïdes et l’apparition des TSA. Dans ce contexte, l’utilisation croissante d’insecticides ménagers commerciaux dans les atmosphères intérieures soulève des questions en raison des propriétés potentiellement dangereuses des substances actives pour la progéniture, étant donné que le niveau et la durée d’exposition à ces produits chimiques sont susceptibles d’être significatifs. La modélisation de cette exposition subaigue sur un modèle animal apportera donc des avancées importantes quant à la neurotoxicité des pyréthrinoïdes sur le cerveau en développement.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Aucune intervention invasive ou chirugicale ne sera conduite sur les animaux. Les femelles gestantes seront exposées 8h/ jour à minima 7 jours (du stade embryonnaire jour 12 (E12) de gestation à la naissance de la portée) et jusqu’à 14 jours (du stade E12 de gestation à la naissance de la portée + 7 jours de vie). Cette procédure sera conduite à deux doses; l’une représente une dose mesurée en air intérieur (1µg/m^3) et l’autre une dose mesurée en air extérieure (10 ng/m^3). Des tests comportementaux seront effectués, à savoir : Les milestones entre les âge 3 et 15 jours afin de percevoir la présence de déficits sensori-moteurs caractéristiques des troubles autistiques pour une durée de 30 minutes par jour et par portée. Les enregistrements de vocalisations seront réalisées pendant 5 minutes sur des animaux âgés de 8-10 jours. Les tests comportementaux suivants seront réalisés sur des animaux âgés de 21 à 48 jours : le test de l’Open Field (10 minutes); la croix surélevée (5 minutes) et enfin le test d’interaction sociale à trois chambres (40 minutes).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Des effets indésirables sur les mères gestantes pourront être observés suite à l’inhalation de pyréthrinoides de type 2 : troubles digestif, hyperventilation, déficits cognitifs et moteurs avec symptomes de type parkinson ou de C-S syndrome (épilepsies). Les effets indésirables liés à l’exposition subaigue de l’insecticide sur la descendance sont une augmentation de la mortalité à la naissance ou un syndrome de type autistique ce qui est l’hypothèse de notre étude. Les tests comportementaux seront une source de stress engendrée par la séparation maternelle et les manipulations que nous prendrons en compte.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’ensemble des animaux seront sacrifiés dans la dernière étape de la procédure pour récuperer leur cerveau et permettre les analyses electrophysiologiques ou biochimiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’objectif du projet étant de mimer l’exposition humaine par inhalation des insecticides sur un modèle animal afin de mesurer la neurotoxicité sur le comportement ainsi que sur l’activité nerveuse, ce projet ne peut pas être envisagée hors du contexte intégré retrouvé au sein de l’organisme entier. En ce sens, ces connaissances de l’impact de l’environnement sur le développement cérébral ne peuvant pas être transposées sur des modèles ex-vivo ou organoïdes, le remplacement n’est donc pas possible.
2. Réduction
Un plan d’expérience sera systématiquement rédigé avant les expérimentations dans un souci permanent d’optimisation du nombre d’animaux. Aucune étude antérieure n’a été menée sur ce projet auparavant. Nous envisageons l’utilisation de tests statistiques non paramétriques (Wilcoxon-Mann-Whitney, ANOVA 1 facteur – Kruskal Wallis, ANOVA 2 facteurs ) afin de limiter le nombre d’animaux utilisés dans cette étude.
3. Raffinement
Les expériences seront conduites sur un seul modèle animal et une seule souche : souris de type sauvage. Le bien-être des animaux, qu’il s’agisse des souris gestantes comme de leur progéniture exposée à l’insecticide, sera évalué régulièrement (croissance staturo-pondérale, aspect général, comportement). Les mères et leur nouveau-nés seront hébergés sous environnement contrôlé, dans une cage d’exposition aux insecticides avec un environnement enrichi d’igloos cartonnés et de mini-rouleaux de papier foisonnant permettant aux femelles de faire des nids, et avec la possibilité de boire et manger ad libitum. Afin de réduire la souffrance des expositions, celles-ci seront appliquées par inhalation et à des doses contrôlées par des mesures permanentes du taux d’insecticide (1µg/m^3 et 10ng/m^3). Les expériences de comportement sur la progéniture seront conduites uniquement en situations aigües et non chroniques. Afin de limiter leur stress, la salle de comportement est équipée d’un tapis chauffant, d’une lumière tamisée, d’un contrôle de la température. La pièce est silencieuse et ventilée. Le manipulateur frottera ses gants dans la sciure pour ne pas perturber les animaux par ses odeurs. Nous mettrons en place les points limites suivants: pour les femelles gestantes nous observerons la détérioration de l’apparence de l’animal, des difficultés respiratoires sévères et prolongées, la léthargie de l’animal (immobile, ne répondant pas aux stimuli), la perte de poids excessive (supérieure à 20% de son poids initial), diarrhée et température (suivi par caméra thermique). En fonction du score de l’animal (Annexe 3), les interventions seront : à surveiller (score de 3 à 5), demander un second avis et considérer l’euthanasie (score de 5 à 7) et souffrance sévère, prévoir l’euthanasie (score de 7 à 9). En ce qui concerne les descendants, les points limites seront l’apparition de troubles respiratoires (la cyanose), l’hypotonie néonatale, la perte de poids, et la prise de lait (visualisée au niveau de l’estomac).
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Nous avons sélectionné la Souris pour plusieurs raisons: – L’objectif étant de reproduire l’exposition perinatale et par inhalation des femmes à un insecticide répandu, nous devons rester sur un modèle mammifère – Afin de pouvoir contrôler au mieux les concentrations d’expositions tout en considérant le bien être animal nous avons réalisé une chambre d’exposition dont le volume (30l) est approprié pour les rongeurs. – L’équipement que nous possédons sur notre plateforme comportementale afin de rechercher un phénotype autistique est adapté à la souris jeune et adulte et pas complètement au rat. – La période d’exposition (stade embryonnaire 12 à 7 jours post-natal) a été choisie car c’est une période critique pour le développement du système nerveux. Les expériences d’électrophysiologie sont réalisées au 7ème et 20ème jour post-natal afin d’observer la séquence développementale de l’activité excitatrice versus inhibitrice du GABA.