Recherche fondamentale

444 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections destinées à induire une arthrite psoriasique, une arthrite rhumatoïde ou une spondylarthrite, avec inflammation des orteils et des pattes suivie par scoring pendant plusieurs semaines, des traitements par gavage ou injection et un prélèvement sanguin terminal par ponction cardiaque. Le porteur teste de nouveaux traitements anti-inflammatoires, les pathologies induites étant irréversibles. Il indique n'utiliser les animaux qu'après des tests in vitro et ex vivo.

Objectifs

Les maladies inflammatoires ostéo-articulaires sont parmi les pathologies douloureuses et invalidantes les plus courantes et les plus répandues dans le monde, dont la prévalence devrait augmenter principalement en raison de l'augmentation de l'espérance de vie. Ces pathologies sont le plus souvent difficiles à repérer, mais peuvent avoir des répercussions sur l’état psychologique des personnes affectées par les douleurs chroniques qu’elles engendrent, et à plus long terme sur la vie professionnelle. On estime que 25 % des personnes atteintes d’ostéoarthrite sont incapables d'accomplir leurs activités quotidiennes. De plus en plus de preuves indiquent maintenant que l'inflammation, locale et systémique, est à l'origine de dommages aux articulations et aux os. Le projet décrit dans cette demande consiste au développement de modèles pathologiques chez le petit animal de laboratoire (souris) afin d’évaluer la pharmacocinétique et l’efficacité thérapeutique de cellules médicaments ou de nouvelles molécules (études de PK/PD) dans le domaine des maladies inflammatoires ostéo-articulaires telles que l’arthrite psoriasique, l’arthrite rhumatoïde et la spondylarthrite ankylosantes. L’objectif sera de valider leurs propriétés immunomodulatrices, anti-inflammatoires et anti-fibrotiques afin de les proposer comme nouvelles modalités de thérapies dans le traitement des maladies inflammatoires ostéo-articulaires.

Bénéfices attendus

Faire émerger de nouveaux outils de thérapies dans le traitement des maladies inflammatoires ostéo-articulaires.

Procédures

L’induction du modèle d’arthrite psoriasique nécessite une injection intrapéritonéale de mannan. Cette induction entrainera une inflammation de la peau et des articulations évaluée quotidiennement par scoring pendant 7 jours. L’induction du modèle d’arthrite rhumatoïde nécessite l’injection intradermique d’une émulsion de collagène. Cette induction entrainera une inflammation des orteils et des pattes entières évaluée tous les 3 à 4 jours par scoring pendant 40 à 50 jours. L’induction du modèle de spondylarthrite ankylosante nécessite 3 injections intrapéritonéale de protéoglycane (la première réalisée sur des animaux de 12 semaines, puis 3 et 6 semaines plus tard. Cette induction entrainera une inflammation des orteils et des pattes entières évaluée deux fois par semaine par scoring de l’œdème et de la douleur pendant 20 jours. Les traitements évalués pour lutter contre l’inflammation seront administrés soit par voie orale (gavage), soit par voie sous cutanée au niveau de la nuque, soit par voie intraveineuse (veine caudale), soit par voie intrapéritonéale, soit par voie topique. Des prélèvements sanguins de 50µl seront également effectués une fois par semaine maximum avant et pendant les phases de traitement. Un dernier prélèvement, terminal, sera réalisé en fin de protocole par ponction cardiaque juste avant mise à mort, sans réveil. Chaque procédure d’administration étant pratiquée par du personnel formé, chaque geste ne prendra que quelques secondes. Pour les protocoles d’imagerie (Tomographie moléculaire de fluorescence, Tomodensitométrie et Tomographie par émission de positons) les animaux subissent une injection intraveineuse (animal vigile pour la fluorescence, anesthésié dans les autres cas) avant imagerie sur animaux anesthésiés.

Impact sur les animaux

Le psoriasis est une maladie auto-immune entraînant une inflammation chronique de la peau qui, lorsqu'elle s'étend dans les articulations, résulte en arthrite psoriasique. Le modèle induit permet de reproduire des lésions semblables à celles observées chez l'Homme (inflammation et hyper prolifération cutanées avec atteintes articulaires). L'inflammation de la peau pourra se traduire par un épaississement des oreilles et de la desquamation. L'inflammation articulaire pourra entrainer un gonflement des orteils, chevilles ou des articulations.

Devenir

Les pathologies induites dans le cadre de cette étude étant irréversibles, les animaux seront tous mis à mort en fin de procédures expérimentales (prélèvement sanguin trans-thoracique terminal).

Remplacement

L’utilisation des animaux ne se fera qu’en dernier recours après des tests préalables de criblage et d’efficacité in vitro et ex vivo.

Réduction

Le design de l'étude étant un plan d'expérience contrôlé en mesures répétées, le nombre d'animaux est réduit à 8 animaux par groupe. Ce nombre d’animaux nécessaires a été défini de façon à obtenir une puissance statistique suffisante pour pouvoir interpréter et valider les résultats des études réalisées. L'utilisation de l'imagerie permettra de réduire le nombre d'animaux utilisés grâce au suivi longitudinal du même animal.

Raffinement

L’enrichissement du milieu d’hébergement sera contrôlé. Une évaluation quotidienne du bien-être animal sera réalisée selon une grille de scores spécifiques, établie selon des paramètres physiologiques (prise de poids, hydratation par exemple) mais également selon des critères décrivant de façon précise l’apparence physique et le comportement général de chaque animal. Ainsi, l’ensemble de ces observations permet d’intervenir au plus tôt dans la prise de décision de la poursuite du protocole pour un animal donné, cela avant même d’atteindre les points limites pré-établis et fixés par la procédure.

Choix des espèces

La souris s’est rapidement imposée au cours du temps comme un modèle fondamental dans la recherche biomédicale. Dans le domaine particulier de la recherche fondamentale et appliquée sur l’inflammation et les pathologies associées, l’essentiel de la littérature est obtenue chez cette espèce pour diverses raisons (i) scientifiques, les mécanismes moléculaires et cellulaires décrits dans ces espèces sont retrouvés chez l’homme et (ii) pour un intérêt pratique: faibles coûts, cycles de reproduction courts, croissance rapide, facilité de manipulation et très bonne adaptation aux conditions expérimentales, l’intérêt majeur étant en premier lieu, l’historique de la connaissance de ces animaux, chez lesquels l’essentiel des traitements utilisés en clinique humaine de la douleur aujourd’hui ont été évalués et validés. Les animaux seront utilisés au stade de jeunes adultes (~7-12 semaines) car il s'agit du stade auquel ils sont les plus susceptibles de fournir des résultats satisfaisants. En effet, il est bien établi dans la littérature que l'induction d’une inflammation menant au développement de maladies ostéo-articulaires chez des animaux jeunes adultes est efficace, fiable et reproductible. Dans le cas de notre étude, ce stade de développement est en parfaite adéquation avec la pathologie humaine, notamment en lien avec ses similarités physiologiques et moléculaires. De plus, il permet d'allier à la fois maturité sexuelle, hormonale et immunitaire. Ces modèles animaux sont ainsi adaptés aux études d'efficacité de nouveaux outils thérapeutiques. Il s'agit également du stade auquel les animaux sont les moins susceptibles de subir des dommages durables dans les conditions de la procédure expérimentale.

24 poissons sauvages de quatre espèces (chevaines, brèmes, perches, gardons) vont être utilisés, relâchés vivants dans leur rivière plutôt que tués, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils sont capturés par pêche électrique, anesthésiés, puis reçoivent par chirurgie un émetteur acoustique implanté dans l'abdomen et une injection d'antibiotique. Le porteur suit leurs déplacements entre un affluent-refuge et le cours principal pour comprendre l'effet du changement climatique sur ces regroupements hivernaux. Il affirme que le comportement en milieu naturel ne peut s'étudier ni en conditions contrôlées ni par modélisation.

Objectifs

Évaluer l’impact du changement climatique sur les écosystèmes aquatiques continentaux passe par la connaissance des stratégies de sélection de l'habitat des espèces et de l’accessibilité des habitats. Ces stratégies sont dépendantes des espèces et du stade de développement des individus. La dimension thermique de ces habitats a été peu étudiée jusque là. Si la notion de refuge thermique froid estival a rapidement été identifiée, notamment dans le cadre de la gestion des espèces d’eau froide, des études récentes ont pu mettre en évidence l’importance de refuges chauds hivernaux, en particulier pour la croissance individuelle. Par ailleurs, des observations de terrain récentes ont mis en évidence la présence de "hot spots" plurispécifiques saisonniers de forte densité de poissons. Ces regroupements massifs pourraient jouer un rôle majeur dans la dynamique des populations et méritent à ce titre d’être étudiés précisément. Le projet testera l'hypothèse que les regroupements hivernaux de poissons sont déterminés par des discontinuités thermiques entre les affluent et la rivière principale lors des pics de froid hivernaux. Le objectifs seront (i) de renseigner les mouvements des poissons entre le cours principal et les affluents refuges en période hivernale, (ii) de mettre en évidence les déterminismes environnementaux de ces mouvements (température, débit) et (iii) d'évaluer l’impact d’obstacles à la migration sur ces mouvements. La réalisation du projet nécessite la capture de poissons lors du regroupement dans l'affluent, leur marquage par implantation chirurgicale d’un émetteur acoustique et le suivi de leurs déplacements par télémétrie active (recherche mobile-active sur le secteur d’étude). Quatre espèces de poissons seront ciblées du fait de leur présence avérée dans le regroupement et du fait de la diversité des stratégies d'utilisation de l'habitat qu'elles représentent.

Bénéfices attendus

L’hypothèse principale du projet est que les regroupements hivernaux de poissons constatés dans des affluents sont déterminés par des discontinuités thermiques entre ces affluents et le cours principal durant les pics de froid hivernaux. L’expérimentation de suivi par télémétrie acoustique active permettra de mieux comprendre l’arrivée des poissons dans un affluent et la destination (dispersion du banc) de ces poissons dans le cours principal. Ce projet apportera des connaissances essentielles à propos de la répartition spatiale et temporelle des poissons, notamment en cas de stress thermique. Une meilleure compréhension des besoins de connectivité entre tous les habitats fonctionnels (refuge, alimentation, reproduction) pour les poissons permettra de (i) mieux définir et gérer la continuité piscicole et (ii) protéger les zones refuges (refuges thermiques par exemple). Dans un contexte de changement climatique, la présence de refuges thermiques pourrait s’avérer déterminante pour la résilience de certaines populations. L’étude se focalise sur quatre espèces de poissons dont les exigences écologiques sont différentes, afin de suivre les déplacements des poissons après le regroupement dans le refuge thermique.

Procédures

Les animaux seront anesthésiés individuellement et un acte chirurgical simple d'environ 5 min permettra d’implanter un émetteur acoustique dans la cavité générale. Le poids de l’émetteur est très faible par rapport à la masse du poisson marqué. Le poisson anesthésié est maintenu en immersion, de manière à ce que ses branchies soient constamment irriguées par la solution d’anesthésie, lui permettant de continuer à respirer. Enfin, une injection intramusculaire d’antibiotique à large spectre et longue action est réalisée pour limiter le risque d’infection.

Impact sur les animaux

Les poissons subiront un premier stress lors de leur capture, inhérent à la pêche électrique. Cette technique est réputée pour engendrer peu de mortalité. Ensuite le stress peut être généré par la manipulation des individus et par l’acte chirurgical réalisés par les expérimentateurs. Les conditions de stabulation et balnéation-sédation et une surveillance continue des poissons permettront de limiter au maximum le stress des individus manipulés. En cas de blessure ou de stress manifestes, les poissons seront mis à mort par immersion dans un bac avec un sur-dosage d'anesthésique.

Devenir

Tous les animaux capturés et tous les animaux opérés seront rapidement relâchés vivant dans leur milieu d’origine.

Remplacement

Le modèle animal ne peut pas être remplacé pour répondre à la problématique posée (règle des 3 R : Remplacement) étant donné qu’il s’agit d’étudier le comportement des individus en milieu naturel. De ce fait il n’est pas envisageable de réaliser cette expérimentation sur d’autres individus ni de réaliser ces expérimentations en conditions contrôlées. L’absence de connaissances quantitatives sur les déplacements annule également toute possibilité de modélisation. Le modèle poisson issu du milieu naturel est pertinent pour cette étude et ne peut donc pas être remplacé pour répondre à la problématique posée.

Réduction

Il s’agit d’une étude préliminaire et le nombre de poissons étudié est minimisé tout en assurant l’observation d’un nombre suffisant d’individus pour émettre des premières hypothèses à propos de leurs comportements. De ce fait, les analyses sont souvent descriptives et réalisées à l’échelle individuelle, tant la variabilité inter-individuelle des comportements est forte. Un petit nombre d’individus n’est donc pas un problème pour ce genre d’étude. Pour cette expérience, n=24 individus seront utilisés au total et relâchés vivants dans leur milieu d’origine. Ce total, qui correspond à un effectif de six individus prélevés (idéalement trois juvéniles et trois adultes) pour chacune des quatre espèces cibles sera suffisant pour effectuer des analyses biologiques classiques en télémétrie (comportement de déplacement) en limitant au maximum le nombre d’individus manipulés, permettant ainsi de respecter la règle réduction des 3 R.

Raffinement

Les poissons seront capturés et placés en stabulation le plus rapidement possible, dans des bacs de 80 L remplis d’eau de la rivière d’origine, renouvelée toutes les heures. L’expérimentation étant prévue en période froide (décembre – février), la température et l’oxygène dissous seront peu limitants. Un bulleur permettra d’assurer une parfaite oxygénation de l’eau des bacs. Le remplacement fréquent de l’eau des bacs empêchera le risque de choc thermique entre bacs ou entre milieu naturel et bacs. D’autre part les poissons ciblés resteront peu de temps dans ces bacs. Les autres poissons capturés (espèces non ciblées ou de masse trop faible) seront remis dans leur milieu d’origine directement. Les bacs seront munis de couvercles diminuant lumière, stress et tentative de fuite. L'anesthésie permettra de limiter la souffrance de l'animal lors de la mise en place de la marque. Cette marque ne dépassera jamais 2% de la masse du poisson dans l'air. Ces marques permettent de localiser individuellement les poissons sans obligation de les recapturer pour récupérer des données. Enfin une antibiothérapie préventive en intramusculaire permettra pour chaque individu marqué d'éviter les risques d'infection.

Choix des espèces

L’objectif est de caractériser le comportement de déplacement de poissons sauvages en milieu naturel entre le cours principal d’un fleuve et son affluent, où s’opèrent des regroupements hivernaux. Ainsi, seules les principales espèces déjà observées dans l'affluent sont pertinentes pour l’expérimentation. Les quatre espèces ciblées et les stades de développement retenus pour chaque espèce (juvénile et adulte) représentent différentes stratégies d’utilisation de l’habitat.

800 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe de cellules tumorales sous la peau ou par chirurgie dans le cerveau, puis des traitements, un suivi par imagerie et des prélèvements sanguins, avant une mise à mort pour prélever organes et fluides. Le porteur évalue de nouveaux médicaments contre les tumeurs cérébrales, des bénéfices situés à court terme mais "avant passage chez l'homme". Il affirme qu'il n'existe pas de méthode de substitution et que la souris est l'espèce la plus adaptée.

Objectifs

Ce projet vise à évaluer l’efficacité de nouveaux médicaments dans des modèles pertinents de tumeurs cérébrales chez la souris. A noter, les tumeurs cérébrales touche plus de 360 000 personnes par an en France.

Bénéfices attendus

A court terme, les bénéfices attendus sont de démontrer que les nouveaux traitements testées sont efficace et également d’évaluer ses éventuels effets secondaires avant son passage chez l'homme.

Procédures

Les animaux recevront 1 greffe de cellules tumorales soit par voie peu invasive (sous cutané) soit par chirurgie (injection dans le cerveau - durée de la chirurgie estimé à 5-10 min). Dès lors, des essais de traitements seront menés. En cas de prélèvement de sang ceux-ci seront réalisés sous anesthésie et limités à 1 par semaine et à un volume inférieur à 10 %. Une suivi par imagerie pourra être réalisé sous anesthésie comme par exemple par Bioluminescence (durée moyenne < 10 min) ou encore par IRM (durée moyenne = 30 min).

Impact sur les animaux

Le développement de la tumeur chez la souris pourra à terme être associé à des effets secondaires. Dans ce contexte, la mise en place de points limites adaptés permettra de détecter ces signes au plus tôt. De même, l’utilisation de traitement novateur pour lesquels par définition nous ne connaissons pas tous les effets, pourront également induire des effets délétères. Encore une fois, la mise en place de points limites adaptés permettra d'agir rapidement. Les procédures chirurgicales intracérébrale repose sur la mise en place de protocoles chirurgicaux incluant une analgésie maitrisée ainsi que d’un suivi post-opératoire adapté. L’impact négatif pour l’animal est réduit au maximum. Après récupération, les animaux sont maintenus en groupe sociaux pour améliorer leur bien-être et la qualité des données recueillies. L'ensemble des mesures décrites ci-dessus permet donc de réduire les contraintes potentielles pour l’animal à leur minimum.

Devenir

Euthanasie des animaux pour réaliser des prélèvements d’organe/ fluides corporels à un volume ne permettant pas la survie de l’animal. Euthanasie des animaux suite aux effets indésirables provoqués le développement de la tumeur ou encore par le produit.

Remplacement

Dans le cadre du développement de nouveaux médicaments, ce projet est réalisé chez la souris car il n’existe pas de méthode de substitution pour évaluer les effets d’une nouvelle molécule sur le cancer du cerveau. De plus, avant toute administration à l’homme, l’animal constitue un passage obligatoire pour l’évaluation de l’efficacité, la toxicité et la pharmacocinétique d’une nouvelle thérapeutique. A ce jour, la souris est l’espèce qui est la plus adaptée à ce type de modèle d’étude.

Réduction

Un nombre minimal et suffisant d’animaux par groupe est utilisé afin d’analyser de façon rigoureuse et efficace les résultats des expériences et d’effectuer des analyses statistiques (test de comparaison entre groupe véhicule et groupes traités.

Raffinement

Dans ce projet, le raffinement sera obtenu par : • la mise au point de procédures rigoureuses, • la formation du personnel, • un suivi quotidien de l’état de santé des animaux, • Le suivi des signes cliniques et la détermination des points limites, • Le recours aux procédures d’euthanasie dès que nécessaire, • Un protocole analgésique adapté pour la chirurgie et la période post-opératoire et un suivi post-opératoire de l’état de santé des animaux avec des soins et un enrichissement adaptés afin de permettre une bonne récupération des animaux, • La réduction du volume sanguin prélevé grâce à l’amélioration de la sensibilité des méthodes d’analyse.

Choix des espèces

La souris est l'une des espèces animales les plus pertinentes et les plus couramment utilisées notamment pour évaluer l’efficacité de traitements anti-tumoraux, de par leurs facilités d’entretien, de stabulation, de manipulation, et leurs similitudes physiologiques avec l’espèce humaine. Animaux adultes. Ce projet n’a pas pour objectif d’étudier les effets du produit sur l’animal à d’autres stades de développement.

1 568 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont infectées par le virus Oropouche puis subissent des prélèvements de sang à la queue tous les deux jours et un prélèvement final avant la mise à mort, qui sert à prélever leurs organes. Le porteur indique que l'infection peut provoquer fièvre, tremblements, prostration, troubles de la motricité et perte de poids, et que chez le hamster elle tue la moitié des animaux, les souris atteignant un score défini étant mises à mort. Il reconnaît la souris comme peu sensible à ce virus et prévoit d'utiliser des lignées à l'immunité affaiblie pour rendre l'infection possible.

Objectifs

Les Orthobunyavirus dont fait partie Oropouche sont des virus émergents très peu étudiés. Ils ont de plus la particularité de pouvoir former des virus recombinés, gagnant en sévérité ou en infectiosité. Il est alors important d’accroitre nos connaissances à leur sujet et plus particulièrement sur les mécanismes de réplication virale et d’infection. Ce projet a donc pour objectif d’améliorer les connaissances sur la pathogenèse de ce virus qui a été récemment responsable d’une épidémie en Guyane française.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet sont une meilleure compréhension du pouvoir pathogène du virus Oropouche. Ce virus étant émergent et pouvant causer des épidémies au niveau mondial il est important de développer des moyens de préventions et traitements efficaces contre ce virus. De plus, sa capacité à se recombiner pourrait donner naissance un jour à des virus plus pathogènes ou plus infectieux. Les résultats de ces recherches, intégrés dans un projet de plus grande ampleur permettront d’ouvrir la voie au développement de traitements et moyen de préventions.

Procédures

Des prélèvements seront réalisés tous les 2 jours à la queue après une petite incision (volume de 30 ml) de J-1 à J15. Chaque prélèvement ne dure que quelques secondes. Un prélèvement final de 200 ml sera réalisé par voie rétro-mandibulaire juste avant le sacrifice (30 secondes).

Impact sur les animaux

Les animaux seront infectés sous anesthésie générale afin de réduire le stress et la douleur liés à l’inoculation. L’infection des souris par des Orthobunyavirus est encore très peu décrite car souvent non sensible. Cependant, le hamster est un modèle animal sensible à l’infection. Bien que difficile d’extrapoler les symptômes d’une espèce à l’autre, on peut s’attendre chez la souris à des symptômes similaires. On s’attend alors dans le cas d’infections légères à ce que les animaux manifestent un manque d’hygiène et d’alimentation dans les premiers jours de l’infection. En cas d’infections modérées, des symptômes plus sévères peuvent apparaitre tels que de la fièvre, des tremblements ainsi qu’un état prostré. Ceux-ci peuvent également être accompagnés de troubles de la motricité et de l’équilibre ainsi que d’une perte de poids. Enfin, il a été remarqué chez le hamster que l’infection par le virus Oropouche pouvait entrainer la mort des animaux chez la moitié des animaux, les autres ne répondant pas à l’infection.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car nous avons besoin de leurs organes pour étudier la physiopathologie du virus Oropouche par des techniques de biologie moléculaire, cellulaire et d’histologie.

Remplacement

Dans un souci de remplacement, nous envisageons dans un premier temps de tester le tropisme de ces virus sur des cellules afin d’étudier le rôle joué par leurs protéines non structurales, cependant, il deviendra indispensable d’utiliser un modèle animal afin d’étudier l’infection au niveau systémique afin de mimer l’infection par un arthropode.

Réduction

Nous envisageons de faire une première expérience sur un petit nombre d’animaux par groupe (6 animaux des deux sexes) afin de déterminer les lignées de souris qui seront les plus sensibles. Dans le cadre de la deuxième expérience, nous prévoyons d’utiliser 8 individus par groupe, soit un sous-total (par expérimentation) de 256 individus répartis en 2 cages par groupe (4 individus par cage). En supposant un effet cage de 25 %, les effectifs proposés devraient nous permettre d'obtenir, pour chaque répétition de l'expérimentation, des résultats significatifs pour des tailles d'effet supérieures à 0.47 (effets forts à très forts).

Raffinement

Les animaux seront observés quotidiennement dès l’apparition d’une gêne quelconque. Nous utiliserons une grille d’évaluation de la douleur prenant en compte l’ensemble des symptômes susceptibles d’être déclarés lors de l’infection, notamment les symptômes neurologiques (grille jointe à la dap). Dès que le score atteindra 1, les animaux seront observés bi-quotidiennement. Du dietgel sera ajouté dans la cage si les animaux présentent un amaigrissement supérieur à 10% ou bien si leur mobilité diminue. Si un score égal à 2 est atteint, les animaux seront mis à mort. Des igloos en carton ou du coton seront mis à disposition dans chaque cage afin que les animaux soient dans une ambiance confortable.

Choix des espèces

La souris est un animal de choix dans le cadre de l’expérimentation animale. Bien que ce modèle soit naturellement peu sensible à l’infection par certains Orthobunyavirus, nous estimons que l’utilisation de deux modèles d’étude devraient permettre de surmonter cet obstacle. En effet, les souris issues de croisements génétiques présentent une diversité génétique qui devrait permettre d’identifier une lignée qui sera sensible à l’infection. Le recul que nous avons à ce propos dans le cadre de l’étude de la pathogénicité des arbovirus montre en effet que certaines lignées présentent une virémie et des symptômes qui se rapprochent de ceux observés chez l’homme. Si toutefois aucune lignée ne répond de façon pertinente au virus, nous utiliserons comme alternative des souris dont la réponse immunitaire innée est invalidée (souris IFNAR-/-). Ce modèle est très utilisé dans le cadre de l’étude du pouvoir pathogène de nombreux arbovirus auxquelles elles sont très sensibles. Nous privilégierons l’utilisation de souris dont la réponse à l’interféron est temporairement invalidée par injection avant infection d’anticorps anti-IFNAR. Ces souris seront donc sensibles à l’infection mais recouvreront leur réponse immunitaire, ce qui les rendra plus résistantes aux effets pathogènes plus sévères que l’on peut observer chez les souris KO IFNAR-/-. Dans une première approche, les animaux seront utilisés à l’âge de jeunes adultes de 6 semaines. Les infections avec des arbovirus chez la souris sont en général dépendantes de l’âge et les souris plus âgées sont moins sensibles que les souris jeunes. En cas d’échec de l’infection, des animaux plus jeunes (3-4 semaines) pourront être utilisés afin de vérifier si des animaux dont le système immunitaire est moins mature seraient plus permissifs à l’infection.

5 macaques rhésus vont être utilisés, réutilisés d'une étude à l'autre plutôt que tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Deux d'entre eux peuvent subir une chirurgie d'implantation d'un plot de tête, tous une restriction hydrique, des injections d'un agent de contraste à l'oxyde de fer et des prélèvements sanguins, pendant des séances d'IRM en position immobile. Le porteur étudie le traitement cérébral d'informations sociales et compare l'humain, le macaque et le chien, des applications en psychiatrie comme la schizophrénie ou l'autisme présentées comme lointaines. Il affirme que le macaque est le modèle phylogénétiquement le plus proche de l'humain et le juge "essentiel" pour cette recherche fondamentale.

Objectifs

La perception de l'environnement construite par le cerveau est fondamentalement multi sensorielle et basée sur la combinaison de l'information sensorielle allocentrique (prend sa source en dehors du sujet, e.g. visuelle, auditive, olfactive) et égocentrique (prend sa source en référence au sujet lui-même, e.g. tactile, vestibulaire). Afin d’au mieux refléter le monde, le cerveau doit intégrer les informations multi sensorielles associées à une même source tout en séparant celles provenant de sources différentes ou encore les associer sur la base du contexte (ainsi un groupe qui s’enfuit prédit un cri ou une explosion, et un objet qui s’approche de nous à grande vitesse prédit un impact sur le corps). La combinaison des différents sens permet d’améliorer notre perception en réduisant les ambigüités notamment lorsqu’une modalité sensorielle ne donne pas suffisamment d’information (ex : pour se déplacer dans le noir). Comprendre les mécanismes neuronaux sous-jacents à ces processus cognitifs est essentiel pour mieux comprendre la compensation sensorielle et cognitive qui se mettent en place lors du vieillissement normal (compensation adaptative) ou encore les hallucinations ou les difficultés sensorielles qui s’expriment lors de troubles psychiatrique (compensation mal-adaptative; e.g. schizophrénie, autisme). Par ailleurs, ce projet s’inscrit dans le cadre d’une étude plus large, comparant les bases neurales de la cognition chez différentes espèces : l’homme, le macaque, le marmouset et le chien.Ici, nous utiliserons l’IRM fonctionnelle (IRMf) pour étudier les mécanismes neuronaux sous-jacents au traitement de stimuli sensoriels à connotation sociale (e.g. pour la modalité visuelle : une scène de grooming) en comparaison avec le traitement de stimuli socialement neutres (e.g. pour la modalité visuelle : un objet). Dans la modalité visuelle, nous nous intéresserons au traitement des scènes sociales complexes. Nous nous intéresserons également à la façon dont les animaux intègrent une information de récompense pour modifier la façon dont ils explorent une scène visuelle dynamique. Dans la modalité auditive, nous nous intéresserons au traitement des vocalisations y compris entre espèces. Enfin, dans la modalité olfactive, nous intéresserons à la spécificité du traitement des phéromones. Ce projet s’inscrit dans un projet comparatif plus large impliquant des sujets humains (bases de données accessibles), des macaques et des chiens.

Bénéfices attendus

Ce projet est conçu pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral et son évolution à travers les espèces. Grâce à ce projet, nous pourrons comprendre comment les macaques interprètent des scènes sociales dynamiques et comment leur cerveau traite ce type d’informations, en comparaison à l’homme. Par ailleurs, nous serons en position de comparer le traitement de vocalises entre trois espèces : homme, macaque et chien, permettant ainsi de mieux comprendre d’une part la spécificité du traitement auditif dans chaque espèce à l’histoire évolutive différente. Enfin, nous seront en position de comparer les bases neuro-cognitives du traitement olfactif d’odeurs et de phéromones entre ces trois espèces. Cette comparaison est rendue possible grâce à l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle chez des sujets éveillés chez ces trois espèces, permettant ainsi la comparaison directe entre les activations cérébrales obtenues. Il est à noter ici que les aspects éthiques de l’imagerie chez le chien sont traités à part. Ces questions relèvent clairement du domaine des neurosciences fondamentales, et notre principale ambition est de mieux comprendre comment le cerveau met en œuvre ces fonctions cognitives chez l'homme et les primates non humains et d’autres espèces plus éloignées phylogénétiquement. Cependant, nous pensons que les réponses que nous apporterons pourront alimenter de nombreux domaines des sciences appliquées, des neurosciences cliniques, des sciences vétérinaires à l'intelligence artificielle. A titre d’exemple, ce projet pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes à l’origine d’hallucinations ou de déficits sensoriels et sociaux chez des patients atteints de maladies psychiatriques et définir des cibles de traitement de maladies comme la schizophrénie ou l’autisme.

Procédures

Habituation à la sortie de cage (3 mois) ; 1 Chirurgie potentielle sur deux animaux maximum, sous anesthésie générale (3h); Habituation aux tâche comportementales (6 mois); Habituation à l’injection d’agent de contraste (2 mois) comprenant 1 injection vigile; Campagnes d’acquisitions IRMf vigile comprenant (3 semaines, 1 session par jour, maximum de 3 campagnes d’acquisition par an): 1 injection pour chaque session, 3 prélèvements sanguins pour chaque campagne d’acquisitions IRM pour contrôler les niveaux de fer circulants. La procédure dans son ensemble est considérée comme modérée.

Impact sur les animaux

L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ne constitue pas une source potentielle de nuisances importantes. Les animaux peuvent toutefois subir un stress de par l’immobilité imposée ainsi que de par le bruit important généré par la machine. La restriction hydrique peut s’avérer stressante. Des injections de produit de contraste seront effectuées en vigile (Molday Ion®). Ce produit de contraste est un oxyde de fer supra-magnétique, qui peut induire des élévations du taux de fer sanguin et potentiellement des troubles hépatiques.

Devenir

A la fin du protocole, en concertation avec le vétérinaire réfèrent et dépendamment du degré réel de sévérité de la procédure pour chaque animal, les singes seront préférentiellement réutilisés pour une autre étude. Ces animaux auront acquis une grande valeur scientifique, du fait de leur entrainement à réaliser des taches cognitives. Les animaux ayant un plot implanté seront préférentiellement réutilisés pour une autre étude nécessitant des approches IRMf. De ce fait, nous ne prévoyons pas de désimplantation chirurgicale à la fin de notre protocole. Également, notre protocole ne nécessite pas l'euthanasie de ces animaux pour des fins scientifiques. Si la décision est prise d’une sortie de protocole, le plot de tête sera désimplanté. A la fin du protocole, en concertation avec le vétérinaire et dépendamment du degré réel de sévérité de la procédure pour chaque animal, les singes pourront être réutilisés pour une autre étude, ou un replacement dans un sanctuaire sera envisagé. En dernier recours, si aucune solution alternative n’est possible, les animaux seront sacrifiés.

Remplacement

L’utilisation du macaque s’inscrit dans un projet comparatif plus large impliquant plusieurs espèces (humain, macaque, marmouset, chien) dont le but est d’étudier l’évolution des différentes fonctions cognitives. Le macaque possède une place phylogénétique cruciale pour la compréhension de processus évolutif des modalités sensorielles humaines et non-humaines. L’utilisation du modèle primate non-humain apparait essentiel pour la réalisation de cette étude de recherche fondamentale et comparative, utilisant des approches d’imagerie IRMf. Nous cherchons à comprendre le fonctionnement cérébral dans des taches comportementales variées ne pouvant être réalisées que par des animaux (aucun model in silico, in vitro ou ex vivo ne permet pour l’instant de reproduire le fonctionnement d’un cerveau de mammifère dans des situations comportementales). La connaissance produite par ce projet participera à la construction de modèles in silico des fonctions cérébrales. Nous privilégions l’utilisation du macaque car phylogénétiquement, ce modèle d’étude pré-clinique est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle. Ainsi, les informations obtenues seront plus facilement comparables (approche évolutive) transposables et identifiables à une application chez l’humain. De plus, des taches comportementales variées peuvent être réalisées par ces animaux permettant ainsi l’étude d’un large spectre de comportements complexes. Enfin, le projet scientifique porte spécifiquement sur la comparaison des fonctions cognitives chez l’homme et le macaque. A terme, cela permettra donc de préciser les circonstances expérimentales et cliniques dans lesquelles le macaque peut être utilisé comme un modèle de la cognition humaine, et les conditions où il ne le peut pas.

Réduction

Le nombre d’animaux est réduit à la valeur minimale permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations. Au total, nous prévoyons la possibilité d’inclure 5 animaux dans le protocole (3 en réutilisation et deux en nouvelle inclusion). Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux (n=3) défini par la communauté scientifique abordant des problématiques comportementales avec des méthodes d’imagerie chez le primate non-humain, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=2). Tous les protocoles seront lancés sur les mêmes animaux ce qui nous permettra de comparer différentes acquisitions sur les mêmes sujets et ainsi optimiser la puissance statistique de notre étude. Les animaux en réutilisation, pour cette étude, suite à des recherches peu invasives, sont déjà entrainés à l’IRM et hébergé dans le laboratoire. Cette réutilisation est d’autant plus importante que ces animaux doivent être entraînés sur une longue durée de temps, avec renforcement positif, pour arriver à un comportement stable, avant de pouvoir passer à la phase de collecte de données. Nous prévoyons de lancer 9 campagnes d’acquisitions par animal (15 sessions par animal, chaque sessions incluant de 2 à 15 scans en fonction de la motivation des animaux).

Raffinement

Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bienêtre des animaux. Par exemple, l’imagerie constitue une approche non-invasive qui va nous permettre d’étudier l’activité cérébrale dans le cerveau entier des animaux sans engendrer d’effets délétères. L’implantation du plot, réalisée chirurgicalement sera réalisée avec les meilleures techniques d’asepsie possible, par un neurochirurgien, afin de réduire le risque d’infection ou de désimplantation. En dehors des sessions d’imagerie qui seront réduites le plus possible sans compromettre les résultats scientifiques, les animaux seront hébergés dans un environnement social, incluant du matériel de fourrageage et de multiples formes d’enrichissement (selon un protocole défini en SBEA et implémenté par les chercheurs et les techniciens animaliers). Pour favoriser des interactions sans stress excessif entre l’animal et l’expérimentateur, les animaux seront entrainés à la technique d’association positive entre un son (clicker), une action, et une récompense alimentaire. Une sortie de cage vers la chaise sans canne est également à l’étude dans notre structure. Les points limites gradés, précis et adaptés ont été défini et permettrons en fonction des observations la prise de décisions selon un arbre décisionnel. Les critères d’arrêts sont définis et appliqués selon les mêmes critères que les points limites.

Choix des espèces

Pour cette étude, le modèle primate non-humain (macaque) apparait essentiel pour plusieurs raisons : - Cette étude s’intéresse à des mécanismes neurobiologiques chez le macaque pour des raisons de connaissance fondamentale. - Phylogénétiquement, ce modèle animal est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle la rendant notamment plus « facilement » comparable pour des études évolutives - Cette étude s’inscrit explicitement dans une perspective comparative entre espèces, la comparaison homme macaque étant un point clé de cette étude. En plus des connaissances fondamentales générées cela va permettre de préciser l’opportunité d’utiliser le macaque comme un modèle de la cognitive humaine et de ses dysfonctions. -Des taches comportementales variées peuvent être réalisées par ces animaux permettant ainsi l’étude d’un large spectre de comportements complexes du point de vue des neurosciences fondamentales. -Toutes informations physiologiques ou physiopathologiques obtenues chez le primate non-humain est plus facilement transposable à une application chez l’humain. Les trois animaux réutilisés sont des animaux matures. Les animaux reçus de nos fournisseurs sont de jeunes adultes (3.5-4 ans). Ils arrivent généralement déjà en groupe et sont socialement compatibles permettant de les pairer pour leur hébergement. L’étude portant sur des sujets adultes, les variations de maturation ou de vieillissement au sein de cette tranche d’âge restes minimes et ne devrait pas engendrer de variations significatives des réponses neuronales dans les taches étudiées. Les données recueillies abonderont PrimeDRE, une initiative de partage de données d’imagerie fonctionnelle de primates non-humains. A terme, des analyses portant sur un possible effet âge sur les traitements cognitifs qui nous intéressent pourront être entreprises à plus large échelle.