Recherche fondamentale

Une injection de virus dans la région de l'œil, sous anesthésie, ouvre le protocole pour 448 souris, dont la moitié porte des mutations reproduisant la maladie d'Alzheimer. Toutes vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis tuées à sept mois pour prélever leur sang et leur cerveau. L'injection peut provoquer un saignement oculaire et une inflammation, avec œil fermé et écoulement. Le porteur annonce quatre tests comportementaux de 8 à 70 minutes portant sur l'exploration et la mémorisation, sans préciser lesquels.

Objectifs

La maladie d’Alzheimer MA est une maladie neurodégénérative, au cours de laquelle les cellules du cerveau dégénèrent. Elle affecte environ 1 million de personnes en France et il n’existe aucun traitement efficace à ce jour. Notre activité de recherche est dédiée à l'étude des mécanismes cellulaires impliqués dans la MA. L’objectif est de comprendre le fonctionnement de cette maladie, afin de trouver des moyens d’action dans le système nerveux qui permettront de ralentir le développement de la MA.

Bénéfices attendus

L’objectif final est d'améliorer la qualité de vie des personnes atteintes par la MA. Les bénéfices à plus court terme, concernent d'une part la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la MA et d'autre part de trouver des moyens d’action sur le système pour réduire le développement et l’agressivité de la MA.

Procédures

Les jeunes adultes de 3 mois recevront une injection unique (durée une minute) sous anesthésie gazeuse, d'un virus qui a pour effet de retarder l'apparition des symptômes de la MA. A l'âge de 6,5 mois, les animaux subiront 4 tests comportementaux dont la durée varie entre 8 minutes et 70 minutes. La finalité de ces tests consiste à étudier l'activité d'exploration et la mémorisation. A la fin de la procédure, tous les animaux seront anesthésiés en vue d'un prélèvement sanguin et d'une perfusion.

Impact sur les animaux

L'injection du virus est susceptible de provoquer un stress lié à la manipulation de l'animal, un saignement oculaire, une inflammation (oeil fermé, écoulement oculaire...). Les tests comportementaux peuvent être à l'origine de stress de courte durée qui s'atténuera avec la fréquence des séances d'habituation des animaux.

Devenir

A l’issue de la procédure, tous les animaux seront mis à mort sous anesthésie générale profonde pour réaliser des prélèvements de sang et de tissus cérébral à des fins d'histologie. Ceci permettra de comprendre les mécanismes impliqués dans la maladie d'Alzheimer.

Remplacement

Bien que des progrès considérables aient été faits dans la modélisation des pathologies à l’aide de systèmes cellulaires et moléculaires innovants, ces modèles ne fournissent que des informations très partielles. Il est encore à ce jour indispensable d’utiliser des animaux pour mieux appréhender la complexité des interactions cellulaires et moléculaires et développer de nouvelles thérapies adéquates pour traiter des maladies neurodégénératives comme la MA. En ce sens, nous développons aussi des approches expérimentales in vitro dont les résultats doivent dans tous les cas être confortés in vivo. L’efficacité de futurs traitements originaux doit se traduire par une amélioration biologique/histologique et comportementale dans des modèles murins, notamment le modèle souris de la MA. Ces souris représentent un modèle de choix pour l’étude de la maladie car elles développent rapidement une MA expérimentale (dès 2 mois), laquelle est similaire à celle observée chez l’homme.

Réduction

Le nombre de lots expérimentaux et d'animaux au total : souris Contrôles (mâles+ femelles) n= 7 groupes x32 souris = 224 - souris modèle Alzheimer (mâles+ femelles) n= 7 groupes x32 souris = 224 Soit 448 animaux. Ce nombre d'animaux a été réduit à son minimum pour pouvoir être validé d’un point de vue statistique notamment pour les études comportementales, d'autant que nous travaillons sur des souris issues de plusieurs reproductions.

Raffinement

Les souris seront hébergées sous environnement contrôlé, dans des cages enrichies (dômes en papier, nids végétaux à base de fibres courtes de coton). Une observation quotidienne des animaux sera effectuée pour s’assurer de leur bien-être. Au cours de l'injection dans la région de l'oeil, chaque souris sera préalablement anesthésiée et recevra une goutte de collyre (anesthésie locale). Suite à l'injection, une attention particulière sera accordée aux yeux lors de l'observation quotidienne afin d'identifier de possibles effets indésirables (œil fermé, saignement, inflammation, écoulement oculaire…). Toutes les évaluations de l'état des animaux seront faites selon une grille d'évaluation adaptée. Préalablement aux tests comportementaux, les souris seront habituées à la préhension et à l'expérimentateur.

Choix des espèces

Les souris constituent des modèles de choix pour notre travail car elles sont couramment utilisées comme modèles de la MA, ainsi que comme modèle pré-clinique pour tester les effets in vivo de molécules thérapeutiques potentielles. Pour nos études, nous utiliserons des souris sauvages et des souris génétiquement modifiées modèle de la maladie d’Alzheimer. Les animaux seront utilisés à 4 stades : 1) Stade jeune adulte 3 mois, dans lequel une injection sera faite, permettant ainsi l’expression des variants de protéines d’intérêt dans les neurones. 2) Stade adulte 4 mois afin de tester des stades intermédiaires sans participer aux tests comportementaux. 3) Stade adulte à l’âge de 7 mois. Cet âge représente une phase de la maladie dans laquelle nous observons des marques évidentes de la pathologie, aussi bien au niveau comportemental que biochimique et histopathologique. Le comportement des animaux sera testé à partir de 6,5 mois, et ce pendant environ 15 jours. 4) Stade adulte à l'âge de 7 mois. A ce stade les animaux seront mis à mort.

Un traumatisme crânien est provoqué chirurgicalement chez 500 souris, qui reçoivent ensuite une injection d'antidépresseur dans l'abdomen à l'état vigile, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes sont tuées pour l'analyse post-mortem des processus oxydatifs et inflammatoires du cerveau. Le médicament testé est déjà autorisé chez l'être humain, et le porteur espère lui ouvrir une nouvelle indication pour les personnes victimes de traumatisme crânien. Comment le traumatisme est produit, avec quel appareil et à quelle énergie, n'apparaît nulle part, pas plus que les tests censés révéler les troubles de la mémoire et les signes d'anxiété annoncés chez les animaux.

Objectifs

Le traumatisme crânien (TC) est l'une des principales causes de mortalité et de handicap chez les jeunes, et malheureusement, à ce jour, aucun traitement efficace ne permet de limiter ces déficits. Les séquelles post-TC sont en partie liées à l’activation précoce de mécanismes de stress oxydant et d’inflammation, et de récentes études suggèrent que la modulation de différentes voies biologiques permet de limiter ces processus dans des modèles précliniques de TC. Les TC légers concernant le plus grand nombre d’individus en clinique, nous proposons d’évaluer si un médicament antidépresseur (ayant obtenu une autorisation d’utilisation chronique en clinique humaine) pourrait également exercer des effets bénéfiques en traitement ponctuel dans un modèle de TC léger chez la souris, notamment sur le stress oxydant et l’inflammation post-traumatiques, ce qui aboutirait in fine à une nouvelle indication en clinique pour ce médicament.

Bénéfices attendus

Etant donné que le médicament que nous évaluerons dans ce projet est d’ores et déjà autorisé en clinique humaine, s’il se révèle bénéfique dans notre modèle murin, son utilisation chez les patients victimes de traumatisme crânien pourra rapidement être proposé, ce qui constituera donc une nouvelle indication pour ce médicament.

Procédures

Les animaux seront soumis à une procédure chirurgicale puis à une injection d’antidépresseur par voie intrapéritonéale en vigile.

Impact sur les animaux

Etant donné que le degré de traumatisme crânien visé est léger, et sur la base de notre expérience et des données de la littérature, la mortalité des animaux subissant l’intervention nécessaire au modèle est généralement nulle. Cependant, suite à l’anesthésie gazeuse, la mortalité peut survenir par non reprise d’une respiration spontanée, même si cet évènement reste très rare d’après notre expérience. Toujours d’après notre expérience, la modélisation du TC s’accompagnera d’une période de baisse de prise de nourriture mais sans conséquence significative sur les paramètres de suivi quotidien des animaux (poids, apparence, comportement spontané et lors de la manipulation). Le comportement des animaux exposés au TCL pourra être légèrement modifié : ils pourraient développer des problèmes de mémoire et montrer des signes mineurs d’anxiété.

Devenir

A la fin de la procédure, les souris seront mises à mort pour analyse post mortem, permettant d’évaluer si le traitement antidépresseur utilisé permet de réduire significativement ces processus post-traumatiques et donc d’améliorer la récupération après le TC.

Remplacement

Nos recherches portent sur l’intégrité du cerveau en contexte de traumatisme crânien, en s’intéressant plus particulièrement aux phénomènes oxydatifs et inflammatoires impliquant de nombreux acteurs cellulaires et moléculaires. Si certains de ces mécanismes peuvent être étudiés à l’aide de modèles in vitro, le recours à des modèles animaux reste indispensable pour appréhender les processus complexes propres aux animaux vivants. Le modèle murin est essentiel à cette étude visant à mieux comprendre ces mécanismes dans une perspective thérapeutique.

Réduction

Les études prévues nécessiteront l’utilisation 500 animaux au maximum. L’effectif nécessaire a été évalué de manière statistique, et dans le but de réduire au maximum l’utilisation d’animaux, tout en s’assurant d’atteindre les objectifs spécifiques fixés. L’étude pilote réalisée uniquement sur les animaux TC permettra d’identifier la dose optimale d’antidépresseur ; dans une deuxième étape du projet, l’étude sera poursuivie à la dose optimale d’antidépresseur et les groupes contrôles seront cette fois-ci inclus. Ainsi, l’étude pilote permettra de réduire le nombre total d’animaux utilisés pour notre projet. L’effectif prévu nous permettra d’évaluer si notre traitement diminue les processus oxydatifs/inflammatoires post-traumatiques chez le mâle et la femelle, tout en déterminant la dose optimale à utiliser.

Raffinement

Les procédures prévues ont été raffinées pour réduire au maximum le stress physique et physiologique, et toute forme de souffrance chez les animaux au-delà du phénomène traumatique que nous étudions. Les animaux seront habitués aux conditions d’hébergement de l’établissement utilisateur. Ils seront hébergés en groupes de 4-5 individus dans un environnement enrichi. Des aliments (croquettes) ainsi que de l’eau gélifiée seront déposés directement dans chaque cage à la suite de la procédure chirurgicale afin de favoriser à la fois la consommation de nourriture et l’hydratation des animaux. Une fiche de suivi sanitaire (annexe 1) permettra de suivre l’état général des animaux pendant les 48 heures post chirurgie (poids, apparence et comportement spontané et lors de la manipulation) et de s’assurer que les points limites ne soient pas atteints. L’ensemble du personnel en charge de la surveillance des animaux sera formé à l’utilisation de cette fiche de suivi sanitaire. Les animaux seront mis à mort de manière précoce par dislocation cervicale dans le cas où les points limites seraient atteints.

Choix des espèces

Le modèle murin est utilisé en raison de sa pertinence biologique, génétique et physiopathologique, permettant d'étudier de manière fiable les mécanismes impliqués dans le domaine des neurosciences et plus particulièrement du traumatisme crânien dans le respect des principes des 3R. Ce modèle est au cœur de notre recherche, car il permet de reproduire des lésions cérébrales et d’observer les mécanismes sous-jacents aux dysfonctionnements neurologiques. En outre, la souris est un modèle bien établi pour étudier les effets des traumatismes crâniens et le stress oxydatif, ce qui nous permet de situer nos résultats dans un cadre scientifique validé. Son utilisation permet également de tester plus facilement des stratégies thérapeutiques innovantes. Cette espèce animale constitue ainsi un outil essentiel au sein de notre équipe pour approfondir la compréhension des altérations cérébrales et des mécanismes sous-jacents aux lésions cérébrales dans le cadre de pathologies neurodégénératives. Les animaux arriveront dans l’animalerie de l’établissement à l’âge de 8 semaines. Ils auront 9-10 semaines au moment de la chirurgie, ce qui correspond au stade de jeune adulte, stade pertinent car c’est un âge particulièrement propice aux traumatismes crâniens en clinique humaine.

Une douleur chronique est provoquée par injection intra-articulaire, associée à une maladie cardiovasculaire et à un régime hypercalorique, chez 200 souris dont une partie est privée d'un gène lié à la douleur, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune passe trois tests comportementaux étalés sur trois semaines, puis deux à trois heures d'anesthésie pour cinq séquences d'IRM, avant une chirurgie terminale de prélèvement. Le porteur écrit que cette douleur ne devrait pas affecter le bien-être quotidien des animaux, et précise deux phrases plus loin qu'elle ne pourra pas être soulagée, l'étude portant sur la douleur elle-même. Même chose pour les troubles cardiovasculaires induits et le risque d'accident vasculaire cérébral qui les accompagne, auxquels les souris ne seront pas soustraites, toutes étant tuées à l'issue pour le prélèvement d'organes.

Objectifs

La douleur chronique est un problème de santé majeur, souvent lié à d’autres maladies comme les maladies cardiovasculaires (MCV). Ces liens suggèrent des mécanismes biologiques communs. Cette étude fait partie d’un projet visant à mieux comprendre ces interactions. Dans une première phase du projet, nous avons déjà étudié des souris avec des techniques d’imagerie cérébrale avancées (IRM) et des tests comportementaux. Nous avons découvert que la douleur chronique associée aux MCV pouvait entraîner des troubles de la mémoire et de l’anxiété, avec des différences entre mâles et femelles. Chez les mâles, les MCV semblaient modifier l’anatomie du cerveau, tandis que chez les femelles, les troubles étaient plus liés à des changements dans certaines connexions cérébrales. En parallèle de notre étude chez la souris, une grande étude génétique sur 29 000 personnes a montré que la perte d’un gène particulier était associée à un risque plus faible de développer une douleur associée à des comorbidités. Cela suggère que ce gène pourrait jouer un rôle dans ces maladies. Nous voulons donc tester cette hypothèse en étudiant des souris dépourvues de ce gène. L’objectif est de voir si ces souris sont ainsi protégées des effets négatifs de la douleur chronique et des MCV. Nos recherches ont trois objectifs : (i) comprendre l’effet de l’absence de ce gène sur des souris saines ; (ii) voir si l’absence de ce gène induit des modifications chez les souris exposées à la douleur chronique et aux MCV ; (iii) explorer si ce gène joue un rôle dans les différences observées précédemment entre les sexes. Grâce à l’imagerie cérébrale et aux tests comportementaux, nous chercherons donc à identifier des zones du cerveau spécifiquement touchées. Cette étude pourrait aider à mieux comprendre le rôle du gène cible et ouvrir la voie à de nouvelles pistes pour traiter la douleur et ses effets associés chez l’Humain.

Bénéfices attendus

Le bénéfice principal attendu de cette étude est l’obtention d’une meilleure compréhension l’implication d’un gène dans le développement de la douleur et des comorbidités, et des altérations comportementales et de connectivité cérébrale associées. Cette étude mettra en lumière les mécanismes en jeu lors de l’absence de ce gène, chez des animaux souffrants, non souffrants, mâles et femelles. De telles données seront porteuses de bénéfices en santé humaine car elles dévoileront des pistes et des preuves de concept pour la mise en place de stratégies thérapeutiques spécifiques.

Procédures

Les animaux seront soumis à 2 injections réalisées sous anesthésie d'une durée de 15 minutes puis 3 tests comportementaux d'une durée de 5 minutes à 30 minutes à raison de 1 test/jour pendant 3 semaines avec 3 à 7 jours de récupération ente chaque test. Les animaux seront imagés par 5 séquences IRMs au cours d’une seule acquisition, sous anesthésie d'une durée de 120 à 180 minutes, puis subiront une chirurgie terminale pour prélèvement sous anesthésie profonde complété par une analgésie. Pour l’apprentissage des gestes, les animaux seront soumis à des injections sous anesthésie d’une durée de 5 à 30 minutes. Les animaux seront soumis à ces injections un maximum de 3 fois avec un délai d’une semaine minimum entre deux sessions

Impact sur les animaux

Le développement de la douleur chez ces souris ne devrait pas affecter le bien-être quotidien des animaux, ni induire des changements de l’apparence générale. Néanmoins, cette douleur est considérée comme modéré et une gêne au niveau de la patte affectée peut être induites menant potentiellement à des perturbations du mouvement de la patte affectée type boiterie, ou un toilettage excessif. L’étude portant elle-même sur la douleur chronique, celle-ci ne pourra pas être soulagée ce qui peut constituer une nuisance. De la même manière, l’induction d’une maladie cardiovasculaire chez les souris doit pouvoir mener à des perturbations favorisant le risque d’accidents vasculaires cérébraux, cependant l’étude portant elle-même sur la pathologie, les animaux ne pourront être soustraits à cette nuisance. Les injections caudales et intra-articulaires constituent des procédures pouvant induire une douleur légère de courte durée. Enfin, le régime hypercalorique, constitutif de la modélisation des comorbidités, pourrait mener à du surpoids chez certaines souris et donc à d’éventuelles difficultés motrices et d’atteinte de l’eau et/ou de la nourriture.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort et des organes prélevés.

Remplacement

L'étude des animaux modèles de la douleur chronique et ses comorbidités est encore indispensable pour progresser dans la compréhension des mécanismes et caractéristiques génétiques qui les lient. Il n'est pas encore possible de nos jours de modéliser les processus complexes de la douleur chronique associés à l’anxiété, à la dépression et aux maladies cardiovasculaires de façon assez fiable et complète dans un modèle in silico. Il est donc nécessaire de recourir à des modèles animaux dont on analyse la relation entre les différentes pathologies et les altérations cérébrales à l’échelle macroscopique.

Réduction

Le nombre de souris est réduit au minimum d’animaux nécessaires afin d’assurer l’efficacité des tests statistiques et donner des résultats statistiquement fiables dans toutes les expériences réalisées. Pour l'imagerie, le nombre d'animaux a été déterminé sur la base de nos études IRM antérieures. Ainsi 15/groupe/sexe sont nécessaires et suffisants pour comparer les réseaux fonctionnels et évaluer les modifications de connectivité structurelle entre les groupes. Dans le cadre de cette étude, la même cohorte de souris sera utilisée pour tout les tests (comportement puis imagerie). C'est pourquoi, pour toutes nos analyses, nous utiliserons 15 animaux par groupe.

Raffinement

Les animaux bénéficieront de soins appropriés pour optimiser leur bien-être, tels que des éléments d’enrichissement (carrés de coton pour l’édification du nid, des morceaux de bois pour que les animaux usent leurs dents, et des tubes pour fournir un abri) et d’un suivi quotidien. De plus, ils seront maintenus en groupe sociaux. L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l’expérience par du personnel formé, avec une observation détaillée. Durant l'examen IRM, le raffinement sera respecté par l'usage d'une anesthésie afin de réduire au maximum le stress de l'animal. La température et la respiration des animaux seront en permanence surveillées par un système de monitorage. En cas de chute de la température et/ou de la respiration non gérable, l'acquisition en cours sera immédiatement interrompue et l'animal sorti de l'IRM. Il sera alors placé dans une cage mise sous une lumière chauffante jusqu'à son réveil, sous surveillance. Une liste de points limites ont été établi pour chaque procédure expérimentale ainsi que pour l’hébergement afin de soustraire l’animal à la souffrance. Concernant la chirurgie terminale, les souris seront sous anesthésie générale, et la couverture analgésique sera renforcée avec une injection locale 5 minutes avant la chirurgie. Dans un objectif de raffinement une analgésie locale sera aussi effectuée en plus de l’anesthésie générale, 5 minutes avant les injections.

Choix des espèces

La souris (Mus musculus) est l’espèce de choix pour générer des modèles de maladies humaines. Son anatomie, sa physiologie et la génétique sont bien connues. De plus, les méthodes pour la manipulation génétique de ces animaux sont les plus développées. La nécessité d’utiliser des transgéniques est liée à l’absence de tout mutant spontané dans une espèce de mammifères qui correspond à la maladie humaine. Pour ce projet nous utiliserons des âgées de 6 à 10 semaines étant l'équivalent de l'âge adulte chez l'Homme, puisque l’étude repose sur l’exploration de l’anatomie, fonctionnelle et structurelle du cerveau mature. C’est aussi l’âge où le comportement exploratoire et les aptitudes de mémorisation sont présentes.

Greffées sous la peau du flanc d'une tumeur sous anesthésie, puis traitées par quatre injections dans l'abdomen à l'état vigile, 2 560 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes sont tuées pour analyser les cellules immunitaires de leurs tumeurs, de leur rate et de leurs ganglions. Le projet cherche à savoir si l'absence d'une protéine dans certains globules blancs rendrait les traitements anticancéreux plus efficaces, question que le porteur juge hors de portée des expériences in vitro. Les 2 560 animaux ne sont justifiés que par une ligne, le nombre ayant "été déterminé par une méthodologiste", et la surveillance annoncée pour des souris porteuses de tumeurs se limite à trois passages par semaine.

Objectifs

Le cancer est un problème de santé majeur dans le monde. Il est donc important de comprendre comment cette maladie fonctionne afin de trouver des traitements les plus efficaces possibles. NLRP3 est une protéine largement décrite pour ses fonctions dans l’inflammation, dans des globules blancs appelés myéloïdes. Nos données préliminaires obtenues montrent que d’autres globules blancs appelés lymphocytes, possèdent également la protéine NLRP3. En l’absence de NLRP3, ces globules blancs ont une activité antitumorale marquée contre différents types de tumeurs. Ce projet a pour but d’évaluer si l’absence de NLRP3 dans ces globules blancs permettrait de rendre plus efficace les traitements anticancéreux

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont les suivants : - D’apporter des connaissances nouvelles sur le rôle de NLRP3 dans les globules blancs appelés lymphocytes - D’évaluer si NLRP3 pourrait être une cible thérapeutique ou un complément à l’immunothérapie

Procédures

Les animaux recevront une injection de cellules tumorales en sous cutanées sur le flanc sous anesthésie générale. Les différents traitements seront réalisés en intrapéritonéal sur souris vigiles (4 doses par souris, chaque injection dure quelques secondes).

Impact sur les animaux

Les tumeurs seront injectées en sous cutanées dans le flanc. De ce fait, une des nuisances pouvant être observée dans de très rares cas est la formation nécrose. De plus, la manipulation des souris et la contention de ses dernières peuvent engendrer un stress. L’injection des cellules tumorales en sous cutanées peut induire une légère douleur chez l’animal. Ces dernières se feront donc sous anesthésie à l’isofluorane. De même, l’injection des traitements en intrapéritonéal peuvent induire une légère douleur chez l’animal.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de l’expérience car nous étudierons les cellules immunitaires présentes dans les tumeurs, rate et ganglions.

Remplacement

Nous avons déjà réalisé un certain nombre d’expériences in vitro pour caractériser les différences entre les cellules. Ceci nous a permis d’identifier des marqueurs d’intérêt et phénomènes à explorer in vivo. Malheureusement, le recrutement au site tumoral et l’implication dans la réponse immunitaire antitumorale ne peuvent pas être appréhendés in vitro à l’heure actuelle car ce sont des mécanismes trop complexes qui font intervenir plusieurs acteurs cellulaires et moléculaires. Une fois que nous aurons obtenus les résultats de cette étude chez la souris, le décryptage des mécanismes moléculaires mis en œuvre sera réalisé in vitro.

Réduction

Dans un souci de réduction, les expériences ne seront réalisées que deux fois et par des personnes parfaitement formées aux gestes permettant d’optimiser la reproductibilité. De plus, chaque expérience de croissance tumorale sera accompagnée d’une analyse de l’infiltrat immunitaire afin de récolter un maximum d’informations sur les mêmes souris sans avoir besoin de recommencer les expériences. Le nombre d'animaux a été déterminé par une méthodologiste.

Raffinement

Les animaux seront suivis 3 fois par semaine pendant toute la durée de l’étude (la fréquence de surveillance sera bien entendu augmentée en cas d’observation de signes cliniques anormaux). Des critères d’interruption de l’étude ont été mis en place dans le cas où un animal montrerait des signes de souffrance. Les injections sous cutanées se feront sous anesthésie gazeuse.

Choix des espèces

Les souris, outre l’avantage lié à leurs caractéristiques physiologiques sont les seules espèces animales transgéniques disponibles pour l’expérimentation. Enfin les souris autorisent une variété de techniques d’administration et de prélèvement présentant des analogies avec ce qui est réalisé en recherche clinique sur l’homme. Des animaux de 6 à 8 semaines seront utilisés car leur système immunitaire est mature à cet âge.

Tués à la fin de l'acquisition IRM parce que le manganèse qui leur a été injecté les exposerait à une dégradation rapide de leur état de santé, 60 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal est hébergé seul, entraîné jusqu'à vingt sessions d'une heure à ouvrir une boîte munie de loquets, puis contenu pour recevoir l'injection de manganèse avant deux heures d'IRM sous anesthésie générale. Un rat qui montre des signes de douleur reçoit un antidouleur mais sort alors de l'expérience, l'analgésie faussant les résultats d'imagerie. L'effectif, lui, ne vient d'aucun calcul exposé ici, seulement d'études d'imagerie antérieures que le porteur ne cite pas.

Objectifs

De nombreuses espèces de mammifères, d’oiseaux, et même de poissons, possédant des cerveaux bien différents, présentent des capacités cognitives complexes comme la résolution de problème. Ces capacités sont apparues dans un petit nombre d’espèces de chaque groupe de façon indépendante au cours de l’évolution. Cette étude, utilisant le rat comme modèle mammifère, nous servira de point de comparaison avec les données chez les oiseaux et les poissons, et permettra ainsi de mieux comprendre comment les cerveaux de rongeurs, d’oiseaux et de poissons, bien différents morphologiquement, peuvent posséder des capacités cognitives similaires Notre projet consiste à identifier les régions du cerveau impliquées dans ces comportements. En parallèle d’un projet en cours visant à étudier la résolution de problèmes chez les oiseaux et les poissons téléostéens (un très grand groupe de poissons osseux), nous souhaitons étudier les bases neuroanatomiques de la résolution de problèmes chez les mammifères en utilisant le rat (Rattus norvegicus) comme modèle. En effet, ces rongeurs sont connus comme étant capables d’accéder à des sources de nourriture pourtant bien protégées, notamment en utilisant leur intelligence. Pour tester ces capacités, nous avons mis au point un test comportemental (ouverture de boite puzzle munie de plusieurs loquets pouvant être assemblés les uns aux autres pour augmenter la complexité de la tâche ; et nécessitant la manipulation fine de ces objets ainsi que la compréhension du lien logique entre chaque élément de la boite pour résoudre le problème). Nous voulons désormais identifier les régions cérébrales activées chez le rat lors de la résolution de plusieurs versions, plus ou moins complexes, de ce test, en utilisant l’IRM fonctionnelle comme modalité d’imagerie.

Bénéfices attendus

Les projets sur la neuroanatomie fonctionnelle de la résolution de problèmes chez les oiseaux et les poissons téléostéens montrent qu’il existe plusieurs organisations cérébrales différentes susceptibles de produire des comportements similaires. En élargissant notre étude à un modèle rongeur, le rat, nous complèterons les connaissances fondamentales sur l’évolution du cerveau et de la cognition chez les vertébrés, en identifiant les structures cérébrales impliquées dans la résolution de problèmes chez les mammifères. Cette étude sera à mettre en miroir avec des études similaires chez les primates (y compris l’Homme) pour identifier les potentielles différences entre les rongeurs et les primates.

Procédures

Entrainement à la tache de comportement : jusqu’à 20 sessions (1 heure par session, une session par jour). Contention puis injection de manganèse (moins de 5 minutes), indispensable pour l’acquisition d’images d’IRM fonctionnelle, test comportemental (une session d’1 heure) et, à la suite de la session de comportement, imagerie par résonance magnétique (IRM) sous anesthésie générale durant environ 2 heures. Chaque animal est soumis à la procédure une seule fois.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont le stress lié à l’hébergement individuel, de l’injection de manganèse et à l’anesthésie, ainsi qu’à la douleur potentielle liée à l’injection de manganèse

Devenir

Etant donné la toxicité potentielle à moyen terme du manganèse, les animaux sont euthanasiés à la fin de l’acquisition IRM. Leur réutilisation, adoption ou replacement n’est pas possible, le risque d’une dégradation rapide de l’état de santé de l’animal dans les semaines suivant la fin de la procédure étant très important.

Remplacement

Dans le cadre de notre projet, l’usage d’animaux est essentiel, puisque nous étudions l’évolution du système nerveux et de la cognition. Le rat est un modèle rongeur adapté à notre question scientifique, étant donné ses capacités cognitives (capable de résoudre le test comportemental) et la possibilité de réaliser de l’imagerie fonctionnelle par résonance magnétique.

Réduction

Pour ces expérimentations, le nombre d’animaux utilisés sera limité aux stricts besoins de nos analyses statistiques. Des études IRM précédemment publiées chez les rongeurs nous ont permis de déterminer le nombre d’individus nécessaire et suffisant.

Raffinement

Dès leur arrivée, les animaux sont pris en charge et leur bien-être est évalué régulièrement par des zootechniciens compétents. La température de la pièce est surveillée. Aussi, la communication entre le personnel de zootechnie et les expérimentateurs est optimisée pour permettre un suivi adéquat des animaux. Pour cela nous utilisons une grille d'évaluation des points limites qui prend en compte des comportements ou signes visibles tels que la présence d’un pelage sale, de posture anormale ou de comportements susceptibles d’indiquer une douleur. En cas de douleur, une analgésie est appliquée (injection d’antidouleurs), mais l’animal devra être sorti de la procédure, l’analgésique pouvant impacter les résultats d’imagerie fonctionnelle Enfin, la présence de lésions visibles (plaies, fracture) sera également surveillée. De nombreux éléments permettant la construction de nids seront ajoutés à l'hébergement pour fournir de l'enrichissement. Les animaux étant isolés afin de suivre la performance individuelle de chaque rat (la boite puzzle ne doit être accessible qu’à un seul rat à la fois), les cages seront placées les unes à côté des autres pour permettre un contact visuel entre les animaux et réduire les effets du stress qu’un isolement serait susceptible de causer. De plus, il sera possible aux animaux d’entendre les vocalisations de leurs congénères, ainsi que de sentir leur odeur. Les IRMs, non invasives et indolores, seront réalisées sous anesthésie par un opérateur qualifié.

Choix des espèces

Nous utilisons des rats pour plusieurs raisons : d’une part, il s’agit d’une espèce connue pour son intelligence et la facilité avec laquelle elle peut être entrainée à réaliser une tâche comportementale. D’autre part, notre scanner IRM est adapté aux rongeurs et plusieurs articles précédemment publiés attestent de la possibilité d’utiliser ce type d’imagerie chez le rat. Enfin, des atlas et outils de traitement d’images IRM spécialement développés pour le rat nous permettent d’analyser nos résultats de façon optimale et de les comparer facilement aux données de la littérature. Nous travaillons sur des animaux adultes, car il nous est nécessaire d’étudier un cerveau pleinement développé.