Recherche fondamentale

310 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont soumises à un test de nage à contre-courant croissant jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus se maintenir à la verticale et soient plaquées contre une grille, puis pêchées et mises à mort. Le projet cherche à savoir si une faible proportion de muscle rouge, recherchée par sélection génétique pour la vente en tranches fumées, réduit les capacités de nage. Le porteur présente aussi l'étude comme visant le "bien-être" des poissons, alors que l'enjeu affiché est d'abord "agronomique et économique".

Objectifs

La production de truite arc en ciel en France s’oriente de plus en plus vers des poissons de grande taille destinés à la fumaison et vendus sous forme de tranches fines. La présence du muscle rouge, facilement repérable par sa couleur brune est fortement préjudiciable pour la vente. En effet, outre l’aspect visuel, le muscle rouge riche en lipides s’oxyde rapidement conduisant à des défauts de flaveur. C’est pourquoi certains cahiers des charges imposent aux transformateurs d’éliminer ce muscle. Ce niveau de parage élevé (élimination du muscle rouge) entraîne une perte en matière première et donc une perte économique pour les producteurs et les transformateurs. Il y a donc un enjeu agronomique et économique à maîtriser la croissance de ce muscle. C’est pourquoi les professionnels étudient la possibilité de diminuer la proportion de muscle rouge par sélection génomique. La musculature des poissons est très majoritairement (>90%) constituée d’un muscle blanc à contraction rapide et d’un muscle rouge à contraction lente. D’après la littérature, le muscle blanc avec un métabolisme anaérobie est surtout sollicité par le poisson pour la nage rapide alors que le muscle rouge avec un métabolisme aérobie est principalement sollicité pour la nage lente. Chez le zebrafish, l’absence totale de muscle rouge dans les stades précoces entraîne une forte mortalité résultant d’une incapacité à s’alimenter (Li et al 2019). Alors que les études sur la croissance du muscle blanc sont nombreuses et que l’impact des facteurs externes est bien connu, les facteurs qui influencent la proportion de muscle rouge chez les poissons sont très mal connus. Parmi les différents facteurs d’élevage, l’exercice modéré semble stimuler la croissance du muscle rouge sans modifier significativement la taille des fibres lentes (Davie et al 1986). Cependant, l’impact de l’exercice sur la taille des fibres du muscle rouge de truite reste controversé puisque certaines études rapportent une augmentation de 25 % du diamètre moyen des fibres (Greer-Walker et al 1978), alors qu’une autre n’observe aucun effet (Davie et al 1986) L'objectif du projet est de déterminer s'il existe une corrélation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage du poisson. Il s'agit notamment de vérifier si une proportion faible de muscle rouge n’entraîne pas de défauts dans la capacité de nage ce qui pourrait nuire au bien-être de l’animal.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à déterminer s'il existe une corrélation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage du poisson. Il s'agit notamment de vérifier si une proportion faible de muscle rouge n’entraîne pas de défauts dans la capacité de nage ce qui pourrait nuire au bien-être de l’animal. Étant donné que le muscle rouge est décrit comme étant principalement sollicité pour la nage lente, il s'agit de vérifier si les poissons avec une faible proportion de muscle rouge n’ont pas une capacité de nage limité ce qui pourrait nuire à leur bien-être. Il se basera sur l’utilisation d’un modèle biologique tout à fait pertinent, deux lignées expérimentales divergentes pour la teneur en lipide du muscle : lignée grasse (LG) et lignée maigre (LM), ainsi que des lignées isogéniques. En effet, des travaux préliminaires ont montré qu'il existait une variabilité de la proportion de muscle rouge entre différentes lignées de truites : Lignées A02 (faible), N38 (forte), AB1 (moyenne) et lignée grasse (très faible) et maigre (moyen).

Procédures

Les animaux seront soumis à un test de nage qui consiste à exposer les poissons à un courant de plus en plus fort dans un bassin expérimental avec une accélération graduelle jusqu'à 2 longueurs par seconde. Ce bassin de test de nage sera constitué d'un tunnel de nage de 300 cm de long, 70cm de large et 32 cm de haut représentant un volume de 680 L environ. Il sera alimenté en eau d’élevage par deux pompes équipées de variateur de tension afin d’assurer un renouvellement d’eau suffisant et augmenter progressivement le courant d’eau. Dès que le poisson n’arrive plus à se maintenir en position verticale dans le courant d’eau et qu’il est plaqué sur la grille disposée à la fin du tunnel de nage pendant quelques secondes, il est pêché et mis à mort. Le test doit durer 2 heures. Un test avec 10 poissons sera réalisé en préambule pour valider la fonctionnalité du système de test., Puis 5 tests avec 60 poissons seront réalisés.

Impact sur les animaux

Les poissons utilisés dans ce projet subiront un stress modéré généré par un test de nage où l’on va mesurer le temps au bout duquel ils ne parviennent plus à se maintenir en position verticale dans le courant d’eau et qu’il est plaqué sur la grille à la fin du tunnel de nage pendant quelques secondes, il est retiré du bassin de test. Pour limiter le stress, les groupes de poissons seront constitués entre 3 et 4 semaines avant le test de nage et placés dans un bac d’élevage proche du bassin de test. Les animaux seront mis à jeun avant le test afin d'éviter qu'ils ne soient malades et transférés avec une épuisette dans le bassin de test la veille pour s’habituer à ce bassin.

Devenir

Tous les animaux de ce projet seront mis à mort par une personne compétente désignée par les responsables de projet ou par les responsables du projet eux-mêmes. Les responsables du bien-être des animaux sont bien sûr informés. Tous les éléments justifiant leur mise à mort sont conservés et transmis à la SBEA de l'établissement et au vétérinaire référent de l'établissement, ainsi qu’au responsable du projet.

Remplacement

Les objectifs du projet étant de déterminer s'il existe une corrélation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage des poissons ce qui ne peut se faire que sur animaux vivants.

Réduction

D'après notre expérience et la variabilité de la réponse au test de nage, il est indispensable de réaliser le test sur au moins 60 truites de chaque lignée. Nous utiliserons pour cela au total 310 animaux : 10 animaux pour adapter le test, et 60 animaux de chaque lignée (60*5 lignées) qui possède des proportions différentes de muscle rouge (faible, moyenne et forte) ce qui nous permettra d'obtenir des mesures précises et fiables de la proportion de muscle rouge et des capacités de nage. Cet effectif nous permettra d’avoir une puissance statistique suffisante (test du khi2, test t, ANOVA) et pour mettre en évidence un impact de la proportion du muscle rouge sur les performances de nage.

Raffinement

Les animaux seront élevés dans les conditions optimales pour l’espèce (photopériode, qualité d’eau, densité, nourriture, enrichissement). Pour limiter le stress, les groupes de poissons seront constitués entre 3 et 4 semaines avant le test de nage et placés dans un bac d’élevage proche du bassin de test. Les animaux seront mis à jeun avant le test afin d'éviter qu'ils ne soient malades et transférés avec une épuisette dans le bassin de test la veille pour s’habituer à ce bassin. Pendant les procédures la manipulation des animaux sera réduite au maximum et une surveillance du comportement des animaux sera effectuée pour réduire au minimum la douleur, la souffrance et l’angoisse subies. Les paramètres physico-chimiques de l’eau (température, O2, NH4+) seront également régulièrement contrôlés. Les animaux seront anesthésiés puis mis à mort dès la fin du test.

Choix des espèces

L'étude s'effectue sur la truite arc en ciel car c'est l'espèce piscicole utilisée pour le projet. C'est une espèce robuste dont l’élevage et la reproduction sont bien maîtrisés en pisciculture. De plus, il s’agit d’un poisson d’intérêt économique dans le monde entier, et qui représente 95% de la production française piscicole en eau douce. Elle est par ailleurs un modèle biologique largement étudié dans la communauté scientifique. Nous allons réaliser les tests sur des animaux de 200g qui correspond à la taille où l’on peut mesurer le plus précisément la proportion de muscle rouge ainsi que les capacités de nage.

280 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une tumeur osseuse leur est greffée par injection paratibiale, avec des prélèvements sanguins rétro-orbitaires puis un prélèvement intracardiaque avant la mise à mort. Le porteur indique que la croissance tumorale peut être douloureuse et provoquer une gêne à la marche et des difficultés respiratoires liées aux métastases pulmonaires, du paracétamol étant ajouté à l'eau de boisson. Il décrit un ostéosarcome touchant surtout enfants et adolescents et juge "indispensable" de tester ces combinaisons d'immunothérapies chez l'animal avant la clinique.

Objectifs

L’ostéosarcome est la tumeur osseuse la plus fréquente, touchant essentiellement des enfants et des adolescents. Le traitement de l’ostéosarcome repose sur l’association de polychimiothérapies à la résection complète de la tumeur, mais l’augmentation des chimiorésistances nécessite le développement de nouvelles thérapies. Des études montrent que la composition de l’infiltrat immunitaire de l’ostéosarcome est corrélée avec la progression tumorale (chez l’homme et dans des modèles animaux) : l’immunothérapie semble donc être applicable, mais a montré des résultats limités dans les essais cliniques. Ce projet vise à valider des combinaisons thérapeutiques induisant une meilleure réponse aux immunothérapies dans l’ostéosarcome. Il doit nécessairement se faire dans un modèle in vivo qui intègre la complexité de l’environnement immunitaire et osseux de cette tumeur.

Bénéfices attendus

Au final ce projet permettra de valider des approches immunomodulatrices en combinaison pour le traitement de l’ostéosarcome, ce qui a un potentiel très important en santé humaine, sur des indications où il y a très peu d’options thérapeutiques, et où celles dont nous disposons sont loin d’être idéales. Le nombre d’animaux par groupe est calculé de manière à permettre de détecter une différence d’approximativement 25% (cliniquement significatif) avec un écart type commun de 20%.

Procédures

Les tumeurs seront induites par injection de suspension cellulaire en position paratibiale. Cette injection a lieu une fois et est pratiquée sous anesthésie générale pour une duré total de 5 min. Deux prélèvement rétro-orbitaire de sang, un avant traitement (J0) puis un 10 jours post début du traitement seont réalisés. Ce prélèvement sera effectué après application d’un colyre anesthésique (durée du prélèvement : 5 min maximum). Un prélèvement sanguin intracardiaque de sang sera effectué sur chaque souris juste avant la mise à mort des animaux. Pour cela, les souris seront placées sous anesthésie profonde (isoflurane 5% / air 1.5%).

Impact sur les animaux

L'ostéosarcome est une tumeur osseuse ; le modèle utilisé est implanté en position paratibiale (entre l'os et le muscle) et est métastatique. De ce fait la croissance tumorale peut etre douloureuse c'est pourquoi du paracétamol est ajouté dans l'eau de boisson dès avant l'implantation des cellules et pour toute la durée de l'expérimentation. Une gène à la marche peut survenir qui est surveilléeet un point limite Et du fait des possibles métastases pulmonaires des dyspnées peuvent survenir. La survenue d'une gène respiratoire est d'ailleurs un point limite de l'expérience.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mot à l'issue de chaque procédure même en cas de non atteinte de point limite

Remplacement

Des études in vitro on été réalisées et ont montré l’intérêt de ces combinaisons thérapeutiques sur des modèles cellulaires. Cette approche in vitro a permis de remplacer des études in vivo. Maintenant afin de pouvoir valider la ou les meilleures combinaisons et les amener en clinique il est indispensable de tester ces approches dans un modèle animal mimant la clinique humaine.

Réduction

Dans ce projet, au maximum 280 souris seront utilisées et réparties dans 2 procédures expérimentales. Des tests in vitro préliminaires ont été réalisés et on déjà permis de repousser le passage chez l’animal et de réduire le nombre d’animaux à inclure. Le nombre d’animaux a été réduit au minimum mais dans des mesures satisfaisantes pour pouvoir conclure de façon statistiquement significative à l’efficacité des médicaments. Ce nombre se justifie par le nombre de combinaisons de médicaments testées et par lx, les répétitions ne concernant que les groupes ayant montré un effet antitumoral (répétition faite pour confirmer effet antitumoral, groupe pas effet pas refait.

Raffinement

Tout au court de ce projet, les précautions seront prises pour ne pas stresser l’animal. Le projet se déroule en 2 temps : Temps 1 : raffinement du modèle animal et temps 2 test des combinaisons. Toutes les injections de cellules seront effectuées sous anesthésie générale et après administration d’un analgésique. Afin de limiter le nombre d’injection faite à la souris, les composés suffisamment stables dans l’eau seront administrés dans l’eau de boisson, les autres administrés par voie IP. Afin de prévenir la douleur liée à la progression de la tumeur du paracétamol est ajouté dans l'eau de boisson 48h avant l'innoculation des cellules et est maintenu tout au cours de l'expérimentation. De l'enrichissement est ajouté dans les cages (nids, croquettes déposées au fond de la cage pour pallier aux difficultés d'accès à la grille de croquettes si boiteries. L'administration d'anesthésique, d'analgésique et d'antalgique, un suivi adapté des animaux et la définition précise des points limites précoces et prédictifs d'un mal être (perte de poids, claudication, gêne respiratoire) permettent de limiter au maximum la souffrance animale.

Choix des espèces

L’utilisation d’anti PD1 est très bien décrite dans des modèles murins, ce qui n’est pas le cas dans les modèles de rats. Dans le modèle murin proposé, les cellules greffées sont de la même espèce que l’animal greffé ; ce modèle peut donc être établi sur un animal immunocompétent, condition nécessaire pour le test d’immunothérapies. Des modèles de xénogreffes établis chez les souris immunodéficientes ne permettraient pas d’évaluer l’effet du système immunitaire sur la progression tumorale. La lignée POS-1 et K7M2 sont dérivées de souris C57BL/6j et BALB/c. Les souris sont âgées de 7 semaines au moment de l’injection de cellules tumorales en position paratibiale. Cet âge est retenu car à un âge plus précoce, il est très difficile de greffer au niveau de ce site.

16 chiens vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis gardés en vie pour être réutilisés. Chacun subit jusqu'à douze prélèvements sanguins sur vingt-quatre heures et un prélèvement de liquide cérébrospinal sous anesthésie générale, pour étudier la pharmacocinétique d'une molécule, E846. Les chiens sont hébergés individuellement pendant toute la phase expérimentale. Le porteur affirme qu'"aucune méthode alternative" ne reproduit les effets de "l'organisme entier" et qualifie le recours au chien d'"indispensable", le chien étant l'espèce cible du produit.

Objectifs

L’objectif premier de ce projet est d’obtenir des premières informations concernant le profil pharmacocinétique de la molécule E846.

Bénéfices attendus

Il est attendu de ce projet de vérifier l'action de la molécule test sur l'inhibition de certaines kinases.

Procédures

Des prélèvements de sang seront effectués sur une période de 12 jours (le maximum étant 12 prélèvements de 1.5 mL sur 24h). Les prélèvements sanguins seront fait conformément à la règlementation en vigeur et conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. Des prélèvements de liquide cérébrospinal seront aussi effectués. Ces prélèvements seront fait dans des conditions aseptiques et sous anesthésie générale des animaux. Un seul prélèvement de liquide cérébrospinal sera réalisé par animal (volume prélevé environ 0.5 mL).

Impact sur les animaux

Pas d'effet particulièrement indésirables sont attendus

Devenir

Les animaux seront gardés en vie. Décision prise par le vétérinaire désigné

Remplacement

La pharmacocinétique étudie le devenir de la molécule dans l’organisme c'est à dire son absorption, sa distribution par la circulation sanguine, son métabolisme, son élimination. Le but de ce projet est d'obtenir des premières informations concernant les caractéristiques pharmacocinétiques de ce composé impliqué dans la regulation de messagers secondaires, ici il s'agit d'un inhibiteur d'enzymes. Aucune méthode alternative ne permettant actuellement de reproduire les effets de l'organisme entier sur les molécules, il est indispensable de recourir à l’animal de laboratoire. L'espèce chiens est l'espèce cible.

Réduction

Dans ce projet, 16 animaux seront inclus et divisés en 2 groupes de 8 animaux. Ce nombre et le nombre d'animaux minimal requis pour avoir des résultats interprétables compte tenu de la variabilité inter et intra individuelle.

Raffinement

Durant toute la phase expérimentale (du premier jour d'administration jusqu'au Day 12), les animaux seront hébergés individuellement pour éviter les contaminations par coprophagie et un enrichissement du milieu adapté sera mis en place pour éviter l'ennui: présence de jouets, de tablettes... Un suivi des animaux plusieurs fois par jours sera mis en place permettant l'observation générale des animaux et la détection précoce d'éventuels effets du produit sur l'animal.

Choix des espèces

L'espèce chien est la cible thérapeutique du produit testé Adulte ( 1 à 6 ans) Age cible

91 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection de cellules tumorales, par voie sous-cutanée ou intraveineuse, censée provoquer un développement tumoral avec métastases cérébrales, avant d'être disséquées pour récupérer ces métastases. Le projet cherche à préciser le rôle d'un gène candidat dans la formation des métastases cérébrales, un processus que le porteur juge "difficilement modélisable in-vitro". Des points limites sont annoncés mais le résumé ne détaille pas les signes cliniques suivis.

Objectifs

Les métastases cérébrales surviennent chez environ 20% des patients atteints de cancers métastatiques. Leur survenue est de mauvais pronostic puisque moins de 10% des patients survivent au-delà de 2 ans. Le traitement de ces atteintes par chimiothérapie reste difficile en raison de la faible perméabilité du cerveau à de la plupart des molécules actuelles, par l’existence d’une barrière hémato-encéphalique entourant et protégeant le système nerveux central. Notre postulat est qu’il existe probablement une signature moléculaire propre liée à l’implantation des cellules tumorales sur le site métastatique cérébral. L’objectif est d’identifier, parmi cette signature, des gènes candidats potentiels que nous pourrions utiliser comme cible thérapeutique. A partir de prélèvements de patients, nous avons réalisé une étude comparative des gènes exprimés au niveau des métastases cérébrales et des métastases non-cérébrales. Ce travail a permis de mettre en évidence des gènes qui pourraient avoir un rôle dans le passage de la barrière hémato-encéphalique et/ou l’implantation des cellules tumorales dans le cerveau. Parmi ces gènes, l’un d’eux pourrait constituer une cible prometteuse de par les fonctions qui lui sont prêtées dans la littérature. L’objectif de cette demande est de déterminer le rôle fonctionnel de cette cible potentielle dans le processus métastatique cérébral.

Bénéfices attendus

Les résultats attendus de ce projet sont la validation de l’intérêt fonctionnel du gène identifié par l’analyse génomique et bibliographique dans le processus de métastase cérébrale ainsi qu’une meilleure compréhension du processus métastatique vers cet organe.

Procédures

Nous disposons de 2 lignées tumorales murines connues pour induire des métastases cérébrales chez la souris et qui expriment notre gène d’intérêt. Les animaux subiront une seule procédure d'injection des cellules tumorales. En fonction des types cellulaires, les injections se feront soit en sous cutané, soit en intraveineuse. Ce sont des actes peu douloureux qui ne nécessitent pas de sédation. Seule l'injection sous cutanée se fera sous anesthésie générale pour des raison techniques d'accès au site d'injection.

Impact sur les animaux

L'injection des cellules devrait conduire à un développent tumoral avec une possibilité de métastases cérébrales. Pour limiter au maximum les nuisances sur les animaux, un suivi quotidien et l'évaluation des signes clinique doivent nous permettre de suivre le développement tumoral dans le respect des points limtes fixés et de prévenir les domages aux animaux.

Devenir

A l'issue de la procédure expérimentale, tous les animaux seront euthanasiés pour permettre leur dissection et la récupération des métastases cérébrales et non-cérébrales. Les cellules issues de ces métastases seront ensuite utiliéses pour des analyses moléculaires et fonctionnelles in-vitro.

Remplacement

Le recours à l’expérimentation animale est indispensable à la poursuite de notre projet. Le phénomène métastatique est un phénomène plastique qui fait appel à des mécanismes complexes difficilement modélisables in-vitro. Si nous souhaitons mettre en évidence des différences fonctionnelles entre les cellules ayant envahis le cerveau et celle n’ayant pas envahis le cerveau, il est impératif que nous puissions les récupérer sur le site de la métastase.

Réduction

Le nombre d'animaux est calculé pour nécessiter le moins d'animaux possible tout en atteignant les objectifs scientifiques fixés. Pour ce projet, nous avons prévu 91 souris Balb/c Ann. Nous injecterons 2 lignées tumorales murines décrites pour induire des métastases cérébrales. Lors des dissections, nous récupèrerons les cellules tumorales de métastases cérébrales et des métastases non cérébrales pour effectuer des tests moléculaires et fonctionnels in-vitro. Une analyse informatique nous a permis de déterminer le nombre d'individus nécessaires sur la base d'une comparaison de 2 moyennes d'échantillons non appariés. L'évaluation des résultats obtenus se fera par la comparaison de 2 moyennes de groupes d'échantillons non appariés par un test de Mann withney.

Raffinement

Pour le raffinement, les animaux sont suivis quotidiennement par les animaliers et les expérimentateurs. Si les points limites sont atteints avant la fin de l'expérimentation, l'animal sera euthanasié. Une période d'acclimatation de 7 jours sera observée à réception des animaux. Un enrichissement des cages sera systématiquement proposé. pour les souris, nous disposerons dans les cages des abris et des fagots en carton.

Choix des espèces

Nous avons choisi de travailler sur des modèles murins car c’est un modèle pour lequel nous disposons de lignées cellulaires dont il a déjà été décrit qu’elles avaient un tropisme pour le système nerveux central. Nous utiliserons des souris Balb/c car il s’agit d’un modèle syngénique (H2d) pour les lignées utilisées, limitant les rejets des cellules tumorales. Souris adultes de 6 semaines. Les animaux sont identifiés par baguage à l’oreille. L’identification est réalisée 7 jours après leur arrivée. L’âge des animaux n’influe pas sur les capacités de développement tumorales et il n’est pas non plus rapporté d’influence de l’âge sur l’apparition des métastases cérébrales pour ces modèles. Aussi, nous choisirons des animaux adultes jeunes.

24 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur implante par chirurgie 64 électrodes intracérébrales, puis ils cherchent de la nourriture dans des environnements variés sous restriction alimentaire maintenant leur poids à 90 %, pour enregistrer l'activité de l'hippocampe et du thalamus visuel. Le porteur précise que les rats sont hébergés seuls pour préserver l'appareillage et qu'ils sont pesés chaque jour, l'alimentation redevenant libre au-delà de 15 % de perte. Il affirme que ces enregistrements invasifs sont incompatibles avec l'humain et qu'aucune approche in vitro ou in silico ne peut remplacer l'animal.

Objectifs

Ce projet vise à comprendre comment des structures cérébrales, bien connues par ailleurs pour leur rôle dans le traitement des informations visuelles, participent à la construction de la représentation spatiale chez le rongeur. La représentation de l'espace constitue une question centrale dans le domaine de la recherche en cognition. Près de cinquante années de recherche en neurophysiologie, reposant pour l'essentiel sur l'utilisation du modèle rongeur, ont permis d'identifier les structures cérébrales indispensables à la construction de cette représentation spatiale. L'hippocampe est l'une de ces structures. Les études électrophysiologiques visent à essayer de comprendre le fonctionnement d'une structure cérébrale en analysant l'activité des neurones en relation avec le comportement de l'animal. Les principales cellules hippocampiques sont des neurones pyramidaux qui montrent une intense activité lorsque l'animal se trouve à un endroit particulier de l'espace dans un environnement donné. Ces cellules de lieu permettent donc collectivement à l'animal de savoir où il se trouve et dans quel environnement il se trouve. Nous savons désormais que l’activation de ces cellules repose sur des informations de nature multimodalitaire (par exemple olfactive, tactile, visuelle, etc.) ce qui fournit au système de navigation un fort potentiel adaptatif. Néanmoins, les relations fonctionnelles entre les structures spécialisées dans le traitement des informations visuelles et celles spécialisées dans le traitement des informations spatiales restent très largement méconnues. Le but de ce projet est donc d’enregistrer l’activité neuronale simultanément dans deux structures cérébrales, l’une spécialisée dans le traitement des informations spatiales (hippocampe), l’autre dans le traitement des informations visuelles (corps genouillé dorso-latéral), et d’observer les interactions neuronales en réponse à des manipulations environnementales. Pour ce faire, les animaux seront implantés avec des microdescendeurs équipés de 64 électrodes et devront se déplacer dans des environnements plus ou moins complexes à la recherche de nourriture. Un deuxième volet de l’étude consiste à établir une cartographie des champs récepteurs visuels de ces deux populations neuronales chez l’animal anesthésié. D'une durée de 5 ans, ce projet nécessitera l'utilisation de 24 rats (mâles et femelles) de souche Long-Evans adultes.

Bénéfices attendus

Les résultats de ce projet nous permettront de clarifier le rôle des informations visuelles dans la consolidation mnésique telle qu’observée au niveau hippocampique. Les expériences de cartographie des propriétés visuelles des neurones thalamiques nous permettront, quant à elles, de confirmer la présence de cellules de lieu dans cette région sous-corticale. L’ensemble de ces résultats nous amènera éventuellement à reconsidérer le rôle du corps genouillé dorso-latéral dans les processus de mémorisation et plus simplement dans le traitement des informations visuelles.

Procédures

Procédure chirurgicale (Procédure 1). Implantation chronique d'électrodes intra-cérébrales. Procédure unique. 4 heures en moyenne. Procédure facultative de réparation des implants (Procédure 2). Anesthésie de courte durée. Procédure facultative, de 0 à 2 fois par animal. Entre 10 et 15 minutes en moyenne. Procédure comportementale (Procédure 3). Tâche de recherche aléatoire de nourriture chez l'animal libre de ses mouvements. Maximum 3 fois par jour pendant 3 mois. 12 minutes par session. Procédure d'enregistrement de l'activité cérébrale (Procédure 4). Recueil des données électrophysiologiques au cours de la tâche comportementale. Maximum 3 fois par jour pendant 3 mois. 12 minutes par session. Procédure de cartographie des propriétés visuelles (Procédure 5). Anesthésie de l'animal et caractérisation des propriétés visuelles des neurones thalamiques. Procédure unique. 5 heures en moyenne.

Impact sur les animaux

Les animaux après chirurgie sont placés individuellement dans des cages standard dont la grille est réhaussée de 13 cm. Cette mesure d'hébergement particulière est indispensable afin d'assurer le bon état de fonctionnement des microdescendeurs porte-électrodes. L'hébergement de plusieurs animaux dans une même cage pourrait aboutir à l'endommagement irréversible de cet appareillage et rendre ainsi impossible le bon déroulement des expérimentations. Puisqu’un contrôle alimentaire est prévu pendant toute la durée de l’expérience afin de réduire le poids des animaux à 90% de leur poids initial, les rats sont pesés tous les jours afin d'éviter des réductions trop importantes de leur poids. Si la perte de poids d'un animal est trop importante (e.g. >15%), l’alimentation de l’animal devient ad libitum jusqu’au retour du poids désiré.

Devenir

A l'issue des procédures 1 à 4 incluse, tous les animaux sont gardés en vie. La décision de maintien en vie découle des objectifs de l'expérimentation, à savoir enregistrer les modifications de l'activité cérébrale en réponse à des modifications environnementales au cours des procédures comportementales. Ce n'est qu'à la fin du projet, (après la procédure n°5), que tous les animaux sont mis à mort de façon à pouvoir prélever le cerveau pour analyse histologique. Ce contrôle histologique est indispensable pour confirmer la position des électrodes au niveau des structures cérébrales d'intérêt.

Remplacement

Ce projet repose sur des méthodes invasives d'enregistrement de l'activité cérébrale, incompatibles avec une approche chez le sujet humain. De plus, de par la nécessité d'enregistrer l'activité cérébrale au sein d'un système complexe intégré, il est impossible de remplacer l'animal par des expériences in vitro, in silico ou ex vivo.

Réduction

L'utilisation de microdescendeurs indépendants à haute densité d'enregistrement permet de réduire considérablement (près de 50%) le nombre d'animaux nécessaires à la réalisation de ce projet.

Raffinement

Les animaux seront hébergés dans des cages rehaussées (+13 cm) spécifiquement à cette occasion. Cette hauteur permettra aux animaux de pouvoir se redresser complètement dans leur cage sans que l'implant ne gêne leurs mouvements. Les implants seront équipés d'un système de connexion magnétique ce qui permettra à l'expérimentateur de connecter les animaux sans avoir à les restreindre. Toutes les procédures chirurgicales seront effectuées à l'aide de produits anesthésiques et analgésiques adaptés. Les animaux sont surveillés pendant toute la période post-opératoire en utilisant une grille d'évaluation adaptée pour détecter d'éventuels signes de douleur ou de mal être et une injection supplémentaire sous-cutanée d'analgésique est réalisée en cas de besoin. Les autres traitements éventuels sont établis par le vétérinaire de notre établissement d'expérimentation. Puisqu’un contrôle alimentaire est prévu pendant toute la durée de l’expérience afin de réduire le poids des animaux à 90% de leur poids initial, les rats sont pesés tous les jours afin d'éviter des réductions trop importantes de leur poids. Si la perte de poids d'un animal est trop importante (e.g. >15%), l’alimentation de l’animal devient ad libitum jusqu’au retour du poids désiré. Notre grille de score permet de caractériser l'état général de l'animal sur la base d'un certain nombre de paramètres auxquels des points sont attribués (apparence générale, abreuvement et alimentation, examen clinique, comportement naturel, comportement provoqué) et, selon le score obtenu en additionnant les points correspondant aux paramètres, permet de conduire les actions suivantes : 0-4 Normal, pas d’action requise. 5-9 Observer attentivement, envisager l’utilisation d’antalgiques (Kétoprofène 5mg/kg, PO ou Carprofène 5mg/kg, SC). En cas de dermatite au niveau du scalp, l’application d’une pommade nettoyante, antiseptique et cicatrisante peut être envisagée (Acide Malique, DERMAFLON). Si présence d’infection, envisager l’utilisation d’antibiotiques à large spectre (Oxytetracycline, 10 mg/kg, SC) pendant trois à cinq jours. 10-14 Souffrance, administration d’antalgiques (Buprenorphine, 0.05 mg/kg, SC) et observer régulièrement. Demander un deuxième avis (SBEA et/ou Vétérinaire référent). 15-17 Souffrance sévère. Mise à mort.

Choix des espèces

Le rat représente le modèle de choix pour les études du comportement spatial qui est à la base des protocoles comportementaux qui seront utilisés. Il présente d'excellentes performances dans les tâches de navigation spatiale. Par ailleurs, 90% des études portant sur les bases neurales de l'apprentissage et des comportements de choix réalisés chez le rongeur reposent sur l'utilisation du rat, ce qui permet de disposer d'une littérature abondante sur laquelle s'appuyer. Enfin, tous nos travaux antérieurs ont été réalisés chez le rat, ce qui facilite la comparaison des résultats entre eux. Le projet vise à établir le rôle de certaines structures cérébrales chez le rat jeune adulte. Afin de pouvoir comparer les résultats avec les travaux antérieurs, nous utiliserons des animaux qui auront 3 mois au début de l'expérience.