Oncologie

Une biopsie d'oreille à l'emporte-pièce, l'amputation de l'extrémité de la queue ou un prélèvement de sang sur animal éveillé : 9 600 souris vont subir ces gestes de génotypage dans des procédures déclarées d'un niveau de souffrance léger. Ces gestes ne produisent aucune donnée expérimentale par eux-mêmes, ils servent à connaître les caractéristiques génétiques des lignées transgéniques entretenues par l'établissement pour ses équipes de recherche. Le porteur compare la douleur provoquée à celle d'une injection avec une aiguille. Les souris dont le génotype se révèle sans intérêt sont mises à mort, les autres restant en vie comme géniteurs ou pour être engagées dans des expériences ultérieures.

Objectifs

Pour comprendre les maladies humaines et développer des traitements efficaces, les chercheurs utilisent des technologies de plus en plus performantes. Les études des processus biologiques sont ainsi effectuées grâce à l’utilisation de banques de données, de culture de cellules voire de culture de tissus in-vitro. En revanche, seul un organisme intégré permet aujourd’hui d’étudier et de comprendre les interactions entre cellules, tissus et organes. La souris est un modèle de choix pour l’étude de mécanismes biologiques au cours de processus physiologiques ou pathologiques tels que les cancers. Notre projet consiste dans le cadre de l’élevage de lignées transgéniques murines présentes dans notre structure à prélever du tissu sur les animaux pour réaliser le génotypage (connaissance des modifications génétiques effectuées dans le matériel génétique de la souris) afin de connaître les caractéristiques génétiques propres à chaque souris

Bénéfices attendus

Les souris transgéniques sont des modèles indispensables pour l’étude de la fonction et de la régulation de gènes au cours de processus biologiques physiologiques (développement embryonnaire, maintien de l’homéostasie tissulaire) et pathologiques (cancers, maladies immunitaires, maladies neurologiques…). Ces modèles sont aussi utilisés par la communauté scientifique pour le développement de thérapies innovantes. La caractérisation des profils génétiques individuels est indispensable pour constituer les lots d’animaux utilisés dans le cadre des activités de recherche

Procédures

Le prélèvement de tissu à l’oreille est réalisé sur animal vigile avec un emporte-pièce en métal permettant un geste précis et une taille standardisée de prélèvement (durée du geste inférieure à 30 sec). Lorsque l’intégrité des pavillons des oreilles est requise, le prélèvement de tissu se fait par le prélèvement de l’extrémité de la queue de la souris vigile (durée du geste inférieure à 2 sec). Lorsque le génotypage doit être réalisé sur le sang, un prélèvement de sang unique est réalisé sur souris vigile (durée du geste inférieure à 10 sec).

Impact sur les animaux

Les différents gestes techniques de prélèvements de tissus (biopsies d’oreille ou de queue et prélèvement sanguin) peuvent provoquer une douleur légère et temporaire au moment de l’acte, équivalente à celle d’une injection avec une aiguille.

Devenir

Les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem, ou bien en raison d’un génotype sans intéret Les animaux gardés en vie ont été produits pour une utilisation continue en expérimentation ou bien en géniteur pour le maintien des lignées.

Remplacement

Les chercheurs effectuent un travail préliminaire grâce à l’utilisation de bases de données (études in silico) et des modèles in-vitro (culture de cellules, organoïdes…). Les informations et réponses obtenues doivent parfois être complétées ou validées par des études sur des organismes intégrés qui permettent d’étudier et de comprendre les interactions entre les cellules dans les tissus et organes. Le recours à l’animal est justifié pour chacune des lignées utilisées (développement des projets des équipes de recherche)

Réduction

Une optimisation des schémas d’accouplement permet de produire un maximum d’animaux d’intérêt. Par ailleurs, la production des animaux est basée sur les besoins expérimentaux établis de façon statistique. Dans le cas où le génotype des parents est transmis à l’identique, les descendants ne sont plus génotypés de manière systématique, il n’est donc pas nécessaire de prélever de fragment de tissu. De même dans le cas où un seul sexe est utilisé pour les besoins expérimentaux, les animaux de l’autre sexe ne seront pas prélevés en vue de génotypage. D’autres méthodes de génotypage sont développés tels que le recours à la lampe UV pour les animaux ayant un gène fluorescent .

Raffinement

Le prélèvement de tissus est réalisé à l’aide d’instruments dédiés. Ce geste rapide et précis est réalisé par du personnel formé dont la compétence est validée par la SBEA. Le prélèvement de sang est rapide et réalisé par du personnel validé par la SBEA (Structure du bien-être animal). Une pression avec un coton est effectuée pour stopper le saignement et empêcher l’apparition d’un hématome, l’arrêt du saignement est vérifié avant de remettre l’animal en cage.

Choix des espèces

La souris est un excellent modèle pour réaliser des modèles génétiquement modifiés pour plusieurs raisons - il s’agit d’un mammifère avec un génome proche de celui de l’humain (99%) - reproduction rapide : 3 semaines de gestation puis les animaux sont matures sexuellement à 6-8 semaines - taille des portées conséquente : (entre 6 et 10 petits) - manipulation génétique aisée. De plus, le modèle murin est reconnu comme pertinent pour les thématiques de recherche de l’établissement. 3 à 4 semaines au moment du sevrage. A cet âge, les animaux sont capables de se nourrir seuls et peuvent donc être séparés de leur mère.

1 020 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, 840 tués aux temps de prélèvement prévus et 180 rates non gestantes transférées vers d'autres protocoles de l'animalerie. La moitié des rates est rendue obèse par six semaines de régime gras et sucré avant la gestation, les fœtus sont tués au vingtième jour de gestation pour prélever placenta, cerveau, foie et cœur, et une partie de la descendance passe un mois de tests comportementaux, dont un test de reconnaissance d'objet nouveau, avec réduction de la ration alimentaire. L'étude porte sur l'effet d'une supplémentation en graines de chia, riches en oméga-3, pendant la gestation et la lactation de rates obèses. Le porteur écrit lui-même qu'aucune transposition directe des résultats ne pourra être faite chez la femme et que seule une étude clinique permettrait de le prouver.

Objectifs

L’obésité est un problème de santé publique majeur. En France, une femme sur 3 est en surpoids ou obèse. L’obésité maternelle peut augmenter le risque de pathologies de la grossesse, altérer la croissance du fœtus, et engendrer des retards psychomoteurs et des maladies métaboliques chez l’enfant et l’adulte. Ces altérations de la programmation du développement fœtal pourraient être dues à des défauts d’apport en nutriments au fœtus comme les acides gras oméga-3 aussi appelé lipides. Ces lipides jouent un rôle crucial dans le développement du cerveau du fœtus pendant la grossesse mais aussi dans son développement futur. Il existe plusieurs types d’acides gras oméga-3, une première catégorie d’oméga-3 essentiels qui doit être apportée par l’alimentation car elle n’est pas fabriquée par le corps humain et une deuxième catégorie, nécessaire pour le développement du cerveau fabriquée à partir de la première mais en quantité plus faible, insuffisante pour répondre au besoin de l’organisme. Ainsi, dans des situations vulnérables comme la grossesse ou l’allaitement, une couverture de ce besoin est vitale pour la mère comme pour le fœtus et les futures enfants. Quelques études ont montré des effets bénéfiques d’une supplémentation en acides gras oméga-3 essentiels sur la santé de l’enfant. Selon une étude, 75% des femmes enceintes sont en dessous des apports satisfaisants en acides gras oméga-3 essentiels qui sont de 2g/j. La graine de chia est connue pour être très riche en acides gras oméga-3 essentiels. Les résultats des études chez l’animal et des essais cliniques suggèrent que l’ajout des graines de chia dans l’alimentation de l’adulte augmente la concentration en ces deux catégories d’oméga 3. Cependant, aucune étude ne s’est intéressée au transfert des oméga-3 au foetus à travers le placenta après une supplémentation en graines de chia pendant la gestation et/ou la lactation et l’effet de cette supplémentation sur le développement neurologique ainsi que sur le développement de maladies cardiovasculaires chez la progéniture née de mères obèses. L’objectif de ce projet est d’étudier l’effet d’une supplémentation en graines de chia riche en oméga-3 pendant la gestation et ou la lactation, 1) sur la santé des mères en situation d’obésité, en termes d’inflammation, comparée à des mères non obèses, 2) sur la santé de la descendance, à court terme et jusqu’à l’âge adulte, en termes de neurodéveloppement et de prévention de maladies cardiovasculaires.

Bénéfices attendus

L’effet de la supplémentation en graine de chia de la mère sera testé pendant la gestation et/ou la lactation de façon à étudier l’impact sur le statut inflammatoire de la mère et les conséquences sur le développement du fœtus et de la progéniture. Les bénéfices attendus de la supplémentation en chia sont une augmentation du stockage des acides gras oméga-3 dans le tissu adipeux maternel et de la transformation des oméga-3 essentiels en oméga-3 de deuxième catégorie dans le foie maternel résultant à une amélioration du rapport oméga-6/oméga-3 dans la circulation sanguine de la mère et du fœtus. Une supplémentation en graines de chia pendant la lactation permettrait une meilleure composition du laits maternels des rates. Les bienfaits attendus d’une supplémentation en graines de chia sont aussi une amélioration des altérations potentielles du développement cérébral avec pour objectif une meilleure capacité d’apprentissage et de mémoire des progénitures. Si les bénéfices en termes d’amélioration des oméga-3 sont positifs chez la rate, aucune transposition directe des résultats ne pourra être réalisée chez la femme et seule une étude clinique permettrait de le prouver. Supplémenter le régime alimentaire des femmes enceintes avec de la graine de chia, dès le début de la grossesse, serait envisageable puisque les doses utilisées chez la rate, sont celles déjà testées chez l’homme adulte, sans que des effets indésirables n’aient été observés. La prise en considération de la vulnérabilité accrue de la femme en période de grossesse serait évidemment à considérer. Les résultats de cette étude préclinique nous permettront de proposer une étude clinique avec supplémentation en graines de chia chez la femme enceinte et allaitante, dans le but de réduire les risques de pathologies obstétricale et fœtale et d’améliorer la santé de leurs enfants à plus long terme.

Procédures

Les rates seront soumises à une manipulation nutritionnelle pendant 6 semaines avant la gestation (régime gras et sucré « Western Diet ») (n=150) tandis que les autres rates seront sous régime « Contrôle » (n=150), puis durant la gestation (graine de chia) (20 jours) ou pendant la fin de lactation (J21), et à un seul prélèvement de sang (2 min/animal). Les progénitures réaliseront des tests comportementaux avec pour objectifs d’évaluer leur capacité d’apprentissage/ de mémoire/ de stress pendant une durée de 1 mois. Leur comportement alimentaire sera aussi évalué dans le but d’étudier leur préférence aux gouts ; pour cela une diminution de leur quantité de nourriture sera nécessaire.

Impact sur les animaux

Les rates pour la moitié seront soumises à une manipulation nutritionnelle pendant 6 semaines avant la gestation (régime gras et sucré « Western Diet »), qui peut engendrer une prise de poids modérée sans conséquence sur la posture et la mobilité de l'animal. Un léger stress de courte durée pourra être perçu lors du prélèvement de sang au niveau de la queue, intervention effectuée par une personne habilitée, avec un risque minimal d’infection. Au moment de l’accouplement, nous nous assurerons que la rate est en période d’ovulation avant de la mettre au contact du mâle pour éviter tout stress. Pour minimiser le risque d'infection vaginale lié aux traces d'urines, la zone sera nettoyée par des compresses stériles au moment du prélèvement. Les progénitures pourront être soumises à un stress au moment du prélèvement du lait chez leur mère au dixième jour de lactation du fait de leur éloignement (J10). Les rats pourront aussi être soumises à une diminution de quantité de nourriture pour certains tests comportementaux (comportement alimentaire) réalisés après sevrage. Pour terminer un test de reconnaissance « Novel Object Recognition » (NOR), sera réalisé chez les progénitures après sevrage et nécessitera des périodes d’habituation qui pourront provoquer un certain stress chez les rats.

Devenir

Si aucun évènement n’a justifié l’euthanasie prématurée des animaux, ils seront euthanasiés aux temps de prélèvements de tissus préalablement établis dans les procédures expérimentales. Les rates sont suivies jusqu’à un jour avant la naissance (G20) ou à la fin de leur période de lactation (J21), temps auquel elles sont euthanasiées, notamment pour un prélèvement de Sang, Lait maternel, Foie, Tissu adipeux et glande mammaire. Les fœtus seront euthanasiés soit à G20 pour prélever placenta, cerveau, foie et cœur. Les progénitures seront euthanasiées pour la moitié à la fin de la période de lactation (J21) ou à la fin de leur 3 mois de vie (3M) pour prélever sang, cerveau, foie et cœur. Les femelles non gestantes (180 rates) seront recyclés dans la mesure du possible, vers les autres protocoles de l’animalerie.

Remplacement

Il s’agit d’une étude in vivo visant à évaluer des stratégies nutritionnelles sur le transfert des lipides oméga-3 entre la mère, les fœtus et les progénitures. Il n’existe donc pas de modèle in vitro ou ex vivo permettant le remplacement de l’étude animale. Tous les animaux utilisés pour ce projet proviennent d’élevages reconnus et sont nés en captivité. Il n’existe pas encore de méthode alternative (modélisations, modèles in vitro) permettant de rendre compte de la complexité des mécanismes physiologiques dans la mise en place de la lactation, pendant la phase de gestation.

Réduction

Le nombre d'animaux a été réduit au minimum. Il prend en compte la nécessité d’avoir au moins 20 mères différentes par groupe expérimental pour des raisons de calcul statistique et de garder 2 fœtus mâles et 2 fœtus/progénitures femelles par mère pour étudier l’effet sexe. Des tests statistiques seront réalisés pour tester l’effet de la supplémentation en chia sur la concentration en acide docosahexaénoïque (DHA) chez la mère et l’effet de la supplémentation, du sexe et de l’effet croisé des 2 sur la concentration de DHA chez les fœtus/progénitures. Le nombre d'animaux a été réduit au minimum. Il prend en compte la nécessité d’avoir au moins 10 mères différentes par groupe expérimental pour des raisons de calcul statistique et de garder 2 fœtus mâles et 2 fœtus/progénitures femelles par mère pour étudier l’effet sexe.

Raffinement

Des mesures sont mises en place lors du seul prélèvement de sang au niveau de la queue, avec une analgésie locale qui sera appliquée 15 min avant l’incision. Les animaux seront suivis quotidiennement par du personnel agréé et seront pesés 3 fois par semaine ce qui permettra de surveiller une éventuelle perte de poids et de vérifier leur état général. Les rats sont hébergés dans des portoirs ventilés avec différents enrichissements de milieu (frisottis, tunnels, morceau de bois) afin de réduire leur stress.

Choix des espèces

L'avantage du modèle rat sur le modèle porcin utilisé dans certaines références bibliographiques est la petite taille des animaux (permettant d'augmenter les effectifs et donc de diminuer la variance des mesures) et la rapidité de croissance et de reproduction, permettant de réaliser des protocoles expérimentaux en beaucoup moins de temps. Les mâles seront commandés à l’âge de 6 semaines et les femelles à l’âge de 4 semaines auprès du fournisseur. Les rates seront acclimatées pendant une dizaine de jours avant d’être mis sous régime gras et sucré « Western Diet » afin de les rendre obèses ; ou sous régime « Contrôle » pendant 6 semaines. Nous effectuerons ensuite des frottis vaginaux sur 4 jours afin de mettre uniquement les femelles en oestrus en accouplement. La supplémentation du régime alimentaire en graine de chia sera testée sur deux périodes : - Au 20ème jour de la gestation (G20) qui correspond à une période importante dans la croissance fœtale et particulièrement dans le développement du cerveau du fœtus - A la fin de la période de lactation (J21) qui est une période cruciale dans le développement des progénitures puisque le lait est rempli de nutriments indispensables pour la croissance du nouveau-né. Afin de déterminer l’impact de la supplémentation sur le métabolisme de la descendance, 2 fœtus mâles et 2 fœtus femelles par mère seront prélevés à G20 et 4 progénitures mâles et 4 progénitures femelles par mère seront prélevés à J21. A J21 une partie des petits (2 progénitures mâles et 2 progénitures femelles) seront sacrifiés tandis que l’autre moitié réalisera des tests comportementaux (2 fœtus mâles et 2 fœtus femelles) avant d’être sacrifiées à 3 mois de vie (3M).

240 souris axéniques, élevées sans aucun microbiote, vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, toutes tuées pour le prélèvement de tissus. Les femelles gestantes reçoivent deux gavages destinés à leur transférer un microbiote issu d'autres souris ou de personnes atteintes du syndrome de l'intestin irritable, et l'ensemble des animaux subit un prélèvement de sang et une collecte de fèces. L'équipe cherche à relier l'augmentation d'une hormone intestinale, la cholécystokinine, aux modifications du microbiote observées en cas de malabsorption du fructose. Les gestes sont décrits comme durant quelques secondes et le stress comme léger, tandis que le porteur écrit dans le même passage que les nuisances subies par les souris seront "au-dessus du seuil réglementaire".

Objectifs

Le syndrome de l’intestin irritable (SII) est une affection digestive fréquente, souvent liée à une hypersensibilité de l’intestin, qui joue un rôle central dans les symptômes. Le fructose, un type de sucre très présent dans l’alimentation occidentale, est un facteur déclencheur important, et environ 15 à 22 % des personnes atteintes de SII en France rencontrent des difficultés à absorber ce sucre. Dans une étude précédente, des souris présentant une incapacité génétique à métaboliser le fructose ont montré des symptômes similaires au SII, comme une hypersensibilité intestinale et des modifications du microbiote intestinal. Ces symptômes étaient accompagnés d’une augmentation d’une hormone intestinale, qui pourrait être impliquée dans ces troubles. Cette nouvelle étude cherche à comprendre si les changements dans le microbiote expliquent l’augmentation de l’hormone intestinale impliquée et les mécanismes responsables de ces effets. Pour cela, des souris sans microbiote (axéniques) seront exposées à des microbiotes provenant soit d’autres souris avec ou sans malabsorption du fructose, soit d’êtres humains atteints ou non de SII, avec ou sans hypersensibilité intestinale. Les chercheurs analyseront la composition bactérienne, les substances produites par les bactéries, les caractéristiques de l’intestin et la production de l’hormone d’intérêt en fonction du microbiote donné

Bénéfices attendus

Le bénéfice attendu de ce projet est d’identifier un lien direct entre l’augmentation de l’hormone d’intérêt et les changements du microbiote observés dans un contexte de malabsorption du fructose et d’hypersensibilité viscérale, notamment chez les patients souffrant du syndrome de l’intestin irritable. De plus, il s’agira de déterminer le mécanisme de régulation de l’hormone intestinale d’intérêt par d’éventuels métabolites bactériens dans certaines régions spécifiques de l’intestin. Ces travaux permettront d’identifier de nouvelles voies de régulation de cette hormone, avec la perspective de les exploiter comme cibles thérapeutiques pertinentes. Compte tenu de la forte prévalence du SII, il est crucial de décrypter les mécanismes sous-jacents aux symptômes physiologiques de ce syndrome.

Procédures

Les femelles gestantes vigiles seront soumis à deux gavages oraux. L’ensemble des animaux auront un prélèvement sanguin et une collecte de fecès. Ces interventions sont de l’ordre de quelques secondes et seront effectuées sur animaux vigiles.

Impact sur les animaux

Les animaux seront soumis à un stress sur des temps très courts au cours de la contention nécessaire lors des deux gavages (moins de 5 secondes) et des prélèvements de sang. Douleur légère au point du prélèvement de sang. Les animaux pourraient ressentir un stress modéré lorsqu’ils seront déplacés de leur isolateur d’élevage à leur isolateur expérimental et un léger stress lors de la collecte de féces. Ces nuisances liées à l'ensemble des gestes réalisés sur les souris seront au-dessus du seuil réglementaire.

Devenir

L'ensemble des animaux sera euthanasié afin de prélever certains tissus.

Remplacement

À ce jour, aucun modèle ou technique in vitro ou ex vivo ne permet de reproduire les interactions complexes entre le fructose, le microbiote et l’intestin. Le recours à des animaux est donc indispensable pour intégrer et analyser de manière globale les données génétiques, du microbiote, de l’alimentation, ainsi que les informations biologiques obtenues à partir des dosages hormonaux dans le sang et des analyses des tissus intestinaux.

Réduction

Nous avons prévu d’inclure 12 souris par groupe expérimental et par sexe (mâles et femelles) afin d’obtenir des résultats fiables et significatifs. Ce nombre a été déterminé en prenant en compte la variabilité connue des réponses liées au microbiote, à son adaptation au fructose, et aux différences attendues entre mâles et femelles. Pour analyser les résultats, nous utiliserons des méthodes statistiques adaptées, en fonction du type de données recueillies, pour garantir des conclusions solides et précises.

Raffinement

Pour assurer le bien-être des animaux, plusieurs mesures seront mises en place : • Enrichissement du milieu de vie : Les souris disposeront de papier sopalin pour construire leur nid, d’un bâton à ronger, d’un abri en propylène rouge, ainsi que de deux hamacs pour réduire les risques de bagarres. • Habituation à la contention : Avant le démarrage des gavages, les animaux seront habitués à la contention afin de minimiser leur stress pendant les manipulations expérimentales. • Surveillance et suivi : Les souris seront surveillées visuellement chaque jour, et leur poids sera mesuré une fois par semaine. • Des points limites seront définis et en cas de dépassement de ceux-ci, les animaux concernés seront exclus de la procédure et euthanasiés. • Vie en groupe : Les souris seront maintenues en groupe.

Choix des espèces

Le modèle souris est largement utilisé dans les recherches sur les maladies gastro-intestinales, en raison de sa pertinence scientifique. Nous disposons de données préliminaires solides sur ce modèle, ce qui renforce sa pertinence pour cette étude. Les femelles gestantes seront âgées d'environ 11 semaines, car elles sont mises en reproduction lorsqu'elles sont matures sexuellement (~7-8 semaines). Les descendants étudiés seront âgés de 7 semaines au moment de l'analyse, ce qui correspond à l'âge adulte jeune chez la souris. Ce groupe de souris a suivi un régime riche en fructose à partir du sevrage, ce qui mime la consommation de fructose observée chez les adolescents/jeunes adultes humains (environ 10-25 ans), groupe démographique étant le plus grand consommateur de fructose dans la population humaine.

Le cincle plongeur, prédateur d'invertébrés aquatiques qui concentre dans son organisme les polluants de la chaîne alimentaire, est l'espèce retenue pour mesurer l'effet du mercure sur les mitochondries d'oiseaux sauvages. 750 oisillons vont être utilisés sur trois années dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, aucun n'étant tué. Deux jours après l'éclosion, la moitié des jeunes de chaque nid est transportée jusqu'à trente minutes vers un nid d'accueil situé sur un territoire plus ou moins contaminé, puis pesée, baguée et saignée aux jours 7 et 12. Le porteur reconnaît un risque de refroidissement pendant le transport, un effet possible de la prise de sang sur la fin de la croissance, un risque accru de prédation lié aux visites répétées et une dissémination de parasites entre nids. Les oisillons sont ensuite laissés dans le nid où ils se trouvent et rejoignent, s'ils survivent à l'envol, la population suivie depuis dix ans.

Objectifs

Les rivières sont des milieux sensibles à la pollution chimique car le ruissellement y concentre les polluants libérés dans l’environnement. Pourtant l’impact de la pollution sur les organismes vivant dans les rivières reste mal compris. Chez les eucaryotes (c'est-à-dire les organismes dont les cellules possèdent des noyaux), les mitochondries sont responsables de la production d’énergie à l'intérieur des cellules pour les fonctions vitales des organismes. Le fonctionnement des mitochondries devrait donc jouer un rôle majeur dans la capacité des organismes à faire face aux sources de stress dans l'environnement. Les études de toxicologie sur des cellules en culture et des animaux de laboratoire ont clairement montré que de nombreux polluants perturbent le fonctionnement des mitochondries. Pourtant, l’impact des polluants sur les mitochondries dans les populations naturelles reste quasiment inexploré, et les conséquences de cet impact sur la croissance, la reproduction et la survie des organismes sont très mal connues chez les vertébrés sauvages. Le projet a pour objectif de mesurer l'impact du mercure sur le fonctionnement des mitochondries lors de la croissance des jeunes chez une espèce d'oiseau vivant dans les rivières. On se focalisera ici sur le mercure car il s’agit d’un polluant dont les effets sur les mitochondries ont été clairement montrés en laboratoire. Dans les populations naturelles d’oiseaux, le mercure est associé à une survie et/ou une reproduction diminuées, mais on ne sait pas quel est le rôle des mitochondries dans cette diminution. Ici, on cherche à comprendre si c'est le niveau de mercure dans l'environnement auquel les oisillons sont exposés avant ou après l'éclosion (c'est-à-dire durant la formation des oeufs et l'incubation ou durant la croissance au nid) qui influence le plus le fonctionnement des mitochondries. Dans une population suivie depuis 10 ans et où les niveaux de mercure ont été mesurés au préalable à l’échelle de chaque territoire, on réalisera des adoptions croisées partielles d'oisillons juste après l’éclosion entre nids situés dans des territoires à forte et faible concentration de mercure. La croissance de ces jeunes et le fonctionnement de leurs mitochondries seront ensuite mesurés jusqu'à l'envol.

Bénéfices attendus

Le projet vise tout d’abord à apporter des connaissances fondamentales sur l’impact de la pollution sur les organismes en milieu naturel, donc en présence d’autres sources de stress potentielles (parasitisme, prédation, manque de nourriture, etc.), qui peuvent fortement changer les conclusions d’études réalisées in vitro ou en captivité. Pour ce faire, on s’intéresse à des paramètres fondamentaux du fonctionnement des cellules, ici la respiration mitochondriale. Cette étude nous permettra donc de mieux comprendre comment le fonctionnement des mitochondries peut influencer la capacité des animaux à adapter leur métabolisme aux changements environnementaux, et plus spécifiquement quel est l’impact de la pollution au mercure sur le fonctionnement des mitochondries dans la nature ; le projet nous informera aussi sur les conséquences de cet impact sur la croissance, la reproduction et la survie des oiseaux sauvages. Les réponses à ces questions sont essentielles à la fois pour les biologistes évolutifs, pour comprendre les mécanismes qui sous-tendent les adaptations des oiseaux aux variations de l'environnement, et pour les biologistes de la conservation, pour comprendre ce qui rend certains individus, populations ou espèces plus vulnérables que d'autres à la pollution. De façon plus appliquée, le projet apportera également des informations clé pour comprendre l’impact de la pollution au mercure sur un organisme vivant dans les rivières dans la zone d’étude, et ces informations seront mises à disposition des partenaires institutionnels et associatifs locaux, leur permettant de cibler potentiellement des actions de restauration de la qualité de l’eau face à diverses sources de pollution. De telles actions sont en effet souvent d’une efficacité limitée à cause du manque d’information sur les concentrations de ces polluants à une échelle spatiale fine et sur leurs effets biologiques. L'enjeu de ces restaurations est à la fois environnemental mais aussi sanitaire, car les activités humaines liées à l'eau sont nombreuses dans la zone d’étude (pêche, sports d'eau, baignade...).

Procédures

Les individus inclus dans l’expérience seront soumis à trois interventions, uniques pour chaque animal et d’une durée limitée : 1 - au jour 2 après l'éclosion, la moitié des jeunes expérimentaux de chaque nid sera transportée entre le nid d’origine et le nid d’accueil ; ce transport est réalisé une seule fois, pour une durée de 30 min maximum pour chaque individu déplacé ; 2 - au jour 7 après l'éclosion, les jeunes de chaque nid expérimental seront pesés, bagués et subiront une prise de sang très limitée (sur animaux vigiles) ; cette opération dure environ 10 à 15 minutes pour l’ensemble de la nichée, et elle est incluse dans le suivi à long terme de la population ; 3 -au jour 12 après l'éclosion, les jeunes de chaque nid expérimental seront à nouveau pesés, puis mesurés et une prise de sang sera effectuée pour les analyses du fonctionnement des mitochondries (sur animaux vigiles) ; cette opération dure environ 15 à 20 minutes pour l’ensemble de la nichée. Le dérangement induit par chaque visite au nid reste très limité dans le temps et ne devrait conduire à aucune désertion comme constaté dans le cadre du suivi à long terme de la population au cours duquel les nids sont visités régulièrement aux mêmes stades.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables potentiels sur les individus expérimentaux sont : 1 - un risque de refroidissement et/ou manque de nourriture pendant le transport des jeunes entre nids ; 2 - un impact négatif de la prise de sang sur la fin de croissance des jeunes ; 3 - une augmentation du risque de prédation du fait de visites supplémentaires aux nids ; 4 - une dissémination accrue des pathogènes ou parasites entre nids. Le risque d’abandon des nids pendant la phase de manipulation devrait rester nul car les nids ne sont jamais laissés vides au cours des échanges, gardant toujours au moins la moitié des poussins à tout moment. Une diminution du nombre de jeunes au nid peut arriver naturellement (mortalité pendant la croissance) et n’entraîne pas de désertion directe ; ici elle restera très courte. Au cours du suivi à long terme de la population, les nids sont régulièrement visités (pour compter les œufs, vérifier les éclosions, baguer les jeunes, etc.), et les jeunes retirés du nid temporairement pour être pesés. Or ces dérangements n’ont jamais occasionné de désertion directe évidente au cours des 10 années passées du suivi. Le risque d’abandon (ou infanticide) des jeunes suite à l'adoption devrait également rester nul car chez ces espèces de passereaux, les adultes ne reconnaissent pas leurs jeunes et ne sont pas sensibles aux odeurs que les humains peuvent laisser sur eux (nous manipulons régulièrement les jeunes pour le baguage et les mesures sans aucun abandon après le retour au nid ; l’odorat chez ces espèces est extrêmement peu développé). Des expériences d’adoption croisées sont réalisées de façon très fréquente depuis des dizaines d’années chez de multiples espèces d’oiseaux cavicoles, sans augmentation documentée de la mortalité des jeunes. La personne responsable du projet a elle-même conduit par le passé plusieurs expériences d’adoptions croisées chez d'autres espèces, lui conférant une grande expérience dans leur réalisation pratique et les précautions à respecter. Aucun effet à long terme de ces échanges de jeunes n’est attendu non plus sur la composition génétique de la population, puisque les mouvements de dispersion des individus ont déjà lieu naturellement entre rivières dans la zone d’étude et avec les rivières aux alentours.

Devenir

Le projet vise à obtenir des données sur l’impact de l’exposition au mercure au cours de la croissance, et s’inscrit dans le cadre du suivi à long terme de la population étudiée. Ainsi, une fois le suivi de croissance des jeunes expérimentaux réalisé, les oiseaux sont laissés dans les nids où ils se trouvent et entreront ensuite dans la population d’étude s'ils survivent après l'envol jusqu’à l'âge adulte. Ils seront alors suivis é long terme, de la même façon que les individus non expérimentaux les années suivantes.

Remplacement

L’objectif du projet est de décrire les effets de l’exposition chronique des oiseaux au mercure et ses interactions éventuelles avec d’autres sources de stress en situation naturelle sur des paramètres physiologiques fondamentaux (fonctionnement mitochondrial). Il repose donc par essence sur la possibilité de prendre les mesures sur ces oiseaux en nature. Il n’est donc pas possible de remplacer les animaux utilisés par d’autres types de modèles.

Réduction

Pour réduire le nombre d’individus inclus dans l’expérience au strict minimum, nous réaliserons des adoptions croisées partielles entre paires de nids, avec dans chaque nid expérimental une partie (la moitié) des jeunes originaires du nid en question et une partie venant de l'autre nid (jeunes adoptés). La comparaison des jeunes issus de nids différents mais élevés dans les mêmes conditions ou du même nid mais élevés dans des conditions différentes permet de tenir compte des autres effets à côté de l’exposition au mercure, comme la date dans la saison, le nombre de jeunes dans le nid, l'âge des parents, etc. Ce protocole permet ainsi de séparer les différents effets en minimisant le nombre de jeunes impliqués dans l'expérience. En 2024, nous avons pu mesurer les caractéristiques mitochondriales sur environ 100 jeunes au cours de leur croissance dans leur nid d’origine, c’est-à-dire hors expérience. Ces données préliminaires nous donnent un ordre de grandeur de l'effet attendu du mercure a priori et ainsi permettent de calibrer le nombre de jeunes nécessaire. Les résultats obtenus sur ces premières mesures donnent une différence entre territoires les plus et les moins exposés au mercure d’environ 7 %. Sur la base d’une telle différence, le nombre de jeunes à considérer dans l'expérience serait compris entre 450 et 750 jeunes au total. Sachant qu’en moyenne chaque nid expérimental contient 4 à 5 poussins, cela correspond à environ 90 à 180 nids expérimentaux. Des échanges entre 30 paires de nids, soit environ 240 à 250 jeunes, sont prévus sur une année. Cependant, parmi ces paires de nids possibles, les différences de niveaux de mercure seront plus ou moins fortes. Donc l’expérience est prévue sur 3 années, pour un total de 180 nids, soit autour de 750 jeunes, ce qui permettra d'avoir suffisamment de jeunes issus de territoires avec des niveaux d'exposition au mercure variables pour détecter leurs effets. La 3e année d’expérience ne sera réalisée que si le nombre de jeunes qui auront effectivement pu être échangés les 2 premières années n’est pas suffisant ; des analyses statistiques sur les données collectées les 2 premières années testeront si des effets peuvent être détectés, et si c'est le cas, l’expérience ne sera pas reconduite la 3e année.

Raffinement

Le projet vise à mesurer et comprendre l’impact de l’exposition au mercure sur des paramètres physiologiques fondamentaux en population naturelle. Pour ce faire, nous utiliserons la variabilité naturelle de l’exposition au mercure entre les différents territoires sur des rivières aux niveaux d’industrialisation passée différents, pour comparer des jeunes soumis à des concentrations de mercure différentes sans avoir à manipuler directement les doses de mercure. Les procédures expérimentales utilisées pendant la manipulation des oiseaux visent à réduire les impacts négatifs potentiels sur les individus : 1 - on utilisera des chaufferettes pour garder les jeunes au chaud pendant le transport ; ces chaufferettes sont déjà utilisées en routine lors du suivi à long terme de la population, en particulier lorsque la température extérieure est basse ; 2 - on nettoiera et désinfectera le matériel utilisé pendant le transport après chaque échange pour limiter la contamination par des parasites ou maladies entre nids ; 3 - on limitera le temps de transport des poussins entre nids à 30 min maximum, ce qui correspond à des temps de pause de nourrissage qui peuvent être observés naturellement. Si le temps de transport dépasse cette durée car il n’y a pas de nids à proximité l’un de l’autre qui peuvent être appariés, nous prévoirons un nourrissage artificiel pendant le transport en utilisant de la nourriture spécifique pour l’élevage d’oiseaux insectivores, enrichie en protéines et vitamines (pâtée d’élevage) ; 4 - on limitera la quantité de sang prélevée lors des mesures à une quantité largement (6 fois) inférieure au maximum préconisé, ce qui a déjà été réalisé sans effet négatif notable sur la survie jusqu’à l’envol ; 5 - on bloquera l’entrée des nids pendant le temps de manipulation des poussins à prélever pour empêcher les parents de trouver le nid vide ce qui pourrait entraîner une désertion ; 6 - on portera une attention particulière pendant l’approche des nids à ne pas toucher les supports (rochers, murs) autour afin d’éviter de laisser des traces odorantes qui pourraient attirer des prédateurs mammifères. Enfin on restera particulièrement vigilant aux procédures mises en oeuvre pour éviter tout impact négatif non prévu qui apparaîtrait, par exemple sur la survie des jeunes, et ajuster les opérations et manipulations afin de les éviter (temps de déplacement plus court, réduction de la durée des manipulations si besoin, etc.).

Choix des espèces

Le cincle plongeur a été choisi comme espèce d'étude pour 4 raisons principales : (1) comme il s'agit d'un prédateur d'invertébrés aquatiques, il concentre les polluants qui transitent le long de la chaîne alimentaire dans son organisme, ce qui permet de les quantifier et de détecter leur impact sur le comportement, la survie, la reproduction dans une population naturelle ; (2) dans la zone d'étude, les rivières sont fortement variables dans les niveaux et type de pollution, en particulier des concentrations de mercure, permettant là encore de détecter des effets de ces polluants et de quantifier leur variation ; (3) la zone d'étude présente une densité de cincles élevée ce qui permet d'assurer suffisamment de nids expérimentaux pour obtenir une puissance statistique satisfaisante ; (4) enfin, bien que le cincle soit une espèce protégée, son statut de conservation en France est « préoccupation mineure » c’est-à-dire le statut le plus favorable (avec des populations stables). L’objectif du projet est de décrire les effets de l’exposition chronique au mercure sur des paramètres physiologiques fondamentaux (fonctionnement mitochondrial) chez des oiseaux en population naturelle au cours de la croissance. Les oiseaux inclus dans l’expérience seront donc des jeunes au nid, entre le jour 2 après l’éclosion (échanges partiels) et le jour 12 (mesures et prise de sang), les jeunes quittant le nid vers le jour 21 ou 22.