Éthologie / comportement / biologie animale

Construire un outil de réalité virtuelle pour former les inséminateurs suppose ici d'imager l'utérus de brebis gestantes. 10 brebis vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, et toutes retourneront à l'élevage pour mettre bas puis entrer dans de nouveaux protocoles. À quatre reprises, aux 30e, 50e, 90e et 120e jours de gestation, chacune subit une échographie sur animal vigile puis une anesthésie générale avec intubation orotrachéale pour cinquante minutes d'IRM. Le porteur reconnaît ne disposer d'aucune référence sur l'effet de quatre anesthésies répétées sur le développement du fœtus, et évoque un retard de croissance possible ainsi qu'une inflammation de la trachée des brebis.

Objectifs

Ce projet s’inscrit dans un programme sur le thème de la reproduction ovine et plus précisément de l’insémination artificielle. L’insémination artificielle (IA) chez les ovins consiste à déposer la semence d’un bélier dans le vagin d’une brebis, à l’entrée du col de l’utérus (cervix). Ce geste, appelé IA cervicale, nécessite une bonne connaissance de l’anatomie du tractus génital ovin (vagin, cervix, utérus), et est réalisé par des inséminateurs agréés, formés (théorie et pratique) sur animaux vigiles. Nous souhaitons développer un outil de réalité virtuelle de l’anatomie de la brebis basé sur l’inclusion d’images échographiques de brebis dans un outil existant, qui permettra de proposer une formation pratique virtuelle à l’insémination avant la mise en pratique sur animaux vivants.

Bénéfices attendus

Le projet permettra d’obtenir des données anatomiques de référence sur la morphologie du tractus génital et du fœtus au cours de la gestation chez la brebis. L’imagerie IRM du fœtus au cours du développement permettra de constituer une banque de données de référence sur le développement du fœtus (dimensions, orientation, impact de la gemellité). Le projet réalisera des images en simultané par échographie et IRM à différentes étapes du développement. Cela permettra d’évaluer par IRM l’efficacité de l’échographie pour les diagnostics de gestation, le dénombrement des fœtus (simples, jumeaux, triplés) et éventuellement mesurer des paramètres de normalité du développement (taille du crâne par exemple). L’outil permettra aux éleveurs d’anticiper le nombre d’agneaux à naitre et d’améliorer les conditions d’élevage. Toutes les données seront incluses dans un modèle virtuel de développement fœtal ovin. Un outil virtuel du tractus génital de brebis sera développé à l’aide d’un casque de réalité virtuelle. Cet outil sera utilisé par différentes organisations : - universitaires : les universités et écoles vétérinaires pourront former les étudiants à l’anatomie de la brebis sans utiliser d’animaux, former les vétérinaires à des gestes opératoires sur un modèle virtuel avant de pratiquer sur animaux vivants. Cette méthodologie de création d’outils virtuels d’insémination / opération / traitement thérapeutique pourra ensuite être appliquée à d’autres espèces. - professionnelles : les structures de formation des inséminateurs pourront former les inséminateurs à l’IA cervicale et intra-utérine sur un modèle virtuel avant de pratiquer sur animaux.

Procédures

A quatre reprises au cours du protocole (30ème, 50ème, 90ème et 120ème jour de gestation), les animaux seront soumis à une échographie de l’utérus en étant vigile (5 min) puis à une anesthésie générale suivie par une acquisition IRM pour imager le tractus génital et le fœtus (50 min).

Impact sur les animaux

Les animaux pourront subir un stress lors de la manipulation pour chaque anesthésie et échographie, ainsi que pendant le transport de l’élevage vers la plateforme (et le retour). Un hématome peut apparaître lors de l’induction de l’anesthésie par voie intraveineuse. Nous ne disposons pas de références sur l'effet que les 4 anesthésies répétées pourraient avoir sur le développement du foetus. Un retard de développement pourrait être une conséquence. Les intubations orotrachéales répétées à 30 jours d'intervalle peuvent entraîner une inflammation de la trachée des brebis.

Devenir

Toutes les brebis retourneront à l'élevage pour achever leur gestation, mettre bas, et entrer dans de nouveaux protocoles.

Remplacement

Le développement fœtal est un processus complexe qui ne peut pas, à ce jour, être remplacé par des modèles in vitro.

Réduction

La morphologie du tractus génital et du fœtus ovin varie entre individus. De plus, les gestations sont simples, jumellaires ou, plus rarement, triples. Pour avoir a minima 3 animaux par condition, nous avons retenu un nombre de 10 brebis pour tenir compte de cette variabilité.

Raffinement

L’IRM est un outil de choix pour investiguer de façon précise et non invasive des questions au niveau de l’organe ou du tractus entier. Les animaux expérimentaux feront l’objet d’une surveillance accrue dans la période qui suivra l’administration de l’anesthésie pour l’imagerie. Pendant toute la durée de l’expérimentation, ils seront maintenus en groupe au sein d'un environnement social stable, dans des conditions adaptées aux herbivores, litière de paille et foin ad libitum. Ils seront manipulés dans le calme par des agents expérimentés. Ils seront mis à jeun 12 heures avant l’anesthésie avec abreuvement adlibitum. Le protocole d'anesthésie sera adapté afin de s'adapter au statut gestant des brebis, et de limiter au maximum les effets potentiels sur le foetus. Prémédication et induction par injection, Intubation orotrachéale puis inhalation d’un mélange gazeux d’oxygène 100%, et maintien de l'anesthésie par perfusion pendant l’imagerie. Les animaux seront perfusés avec du glucose pendant la durée d'acquisition à l'iRM. Ils seront maintenus sous oxygène à la fin de l’anesthésie pour améliorer la qualité et la rapidité du réveil. Dès que l’animal présentera les premiers signes de déglutition ou de clignement des paupières, il sera extubé.

Choix des espèces

Le modèle ovin est retenu comme modèle animal de gestation multiple et pour des raisons agronomiques (diagnostic de gestation). Les brebis seront adultes et gestantes pour étudier le développement fœtal.

L'extrémité de l'oreille est coupée sur chaque animal au sevrage, entre trois et quatre semaines, en même temps que la pose d'une puce électronique. 10 000 souris vont être soumises à ce prélèvement dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, et toutes seront gardées en vie pour être utilisées dans d'autres expériences. Le porteur présente l'opération comme un gain pour les souris elles-mêmes, puisqu'elle évite les contentions répétées qu'imposait le génotypage sur poils. Il invoque dans le même paragraphe les gestes posturaux du personnel et le coût économique et écologique du doublement des analyses moléculaires.

Objectifs

L’animalerie réalise l’identification des lignées de souris par l’injection d’une puce électronique nécessaire au suivi des animaux et aux expérimentations. Un échantillon au niveau de l’oreille est prélevé sur l’animal afin de procéder au génotypage. En effet, le génotypage sur poils n’a pas permis de donner des résultats robustes et fiables, notamment pour des triples lignées à génotyper, ainsi que pour des gènes situés dans des parties condensées du génome moins accessibles. De plus l’utilisation de la méthode de génotypage sur bulbes pileux engendrent également des contaminations éventuelles qui n’est pas observé pour des biopsies d’oreilles. Cela entraîne de devoir reprélever parfois plusieurs fois les animaux, ce qui va à l’encontre du principe de raffinement (nouvelle contention des souris), des gestes posturaux répétés pour le personnel, et le doublement des techniques moléculaires de génotypage ayant un coût économique et écologique notamment. Le nombre total d’animaux dans ces expériences sera de 10000 souris.

Bénéfices attendus

Nous réduirons le stress des souris en leur évitant de multiples contentions et prélèvement de poils.

Procédures

Une biopsie de l’extrémité de l’oreille sera prélevée à 3-4 semaines pour le génotypage de tous les animaux. La durée du prélèvement est de maximum 10 secondes.

Impact sur les animaux

Le prélèvement de l’extrémité de l’oreille afin de pouvoir réaliser le génotypage de façon robuste entraîne un léger stress lors de la contention et une douleur légère de courte durée .

Devenir

La totalité des animaux parentaux seront gardés en vie à l’issu de cette procédure pour des fins expérimentales

Remplacement

Le prélèvement de poils ou de biopsie d’oreilles ne peut être remplacé pour génotyper les animaux.

Réduction

Le nombre d'animaux utilisés sera réduit au minimum, puisque certains accouplements issus d’accouplements homozygotes ne seront pas prélevés.

Raffinement

Le milieu est enrichi avec entre autres, une cabane en carton et des frisotis en papier kraft pour optimiser le maintien de leur chaleur corporel et de leur bien-être. Les animaux seront habitués au contact du personnel, et les prélèvements sont les plus brefs possibles. Au sevrage, des bouchons d’aliments seront placés directement dans la cage pour favoriser la prise alimentaire des jeunes sevrés. Des points limites ont été mis en place pour limiter la douleur pour chaque procédure et seront appliqués.

Choix des espèces

Les biotechnologies de création de lignées transgéniques sont très développées chez la souris et permettent d'obtenir des modèles rapidement et à moindre couts. De plus, la souris se reproduit vite et exprime divers comportements publiés dans de nombreux articles scientifiques depuis très longtemps ce qui permet l'étude de mécanismes de la reproduction et des comportements qui sont les thèmes principaux de recherche abordés par les utilisateurs. Tous les animaux auront donc une biopsie de l’extrémité de l’oreille qui est peu innervée et irriguée à 3-4 semaines au moment du sevrage qui est réalisée en même temps que le puçage des animaux. Le stade choisi permet d'exercer une seule contention brève pour le puçage et le génotypage.

129 seiches sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, 81 d'entre elles étant ensuite réutilisées dans d'autres tests du laboratoire et 48 femelles anesthésiées à l'éthanol et au chlorure de magnésium puis décapitées. Les tests consistent à filmer mâles et femelles séparés par des barrières transparentes, dans une eau rendue trouble à l'argile pour simuler une pollution visuelle, certains mâles recevant crabes et crevettes à volonté pour améliorer leur condition. L'équipe veut savoir si les reflets polarisés de la peau des mâles renseignent les femelles sur leur qualité, et s'ils servent de canal de communication invisible pour les prédateurs. Le porteur écrit qu'"aucun effet indésirable n'est attendu sur les animaux" et que le projet "n'inclut aucune procédure inhumaine ou sévère", tout en programmant la décapitation de 48 femelles pour examiner leur cerveau.

Objectifs

L'utilisation de la lumière polarisée par les animaux a été largement étudiée dans le contexte de la navigation, du contrôle de la trajectoire ou de la sélection de l'habitat. Dans ces cas, les animaux, principalement des espèces invertébrées, utilisent les informations contenues dans la lumière polarisée pour s'orienter dans leur environnement. Des découvertes récentes ont révélé que certaines plantes et certains animaux possèdent des structures capables de réfléchir, de bloquer ou de transmettre la lumière polarisée, ce qui permet d'utiliser les signaux polarisés comme outil de communication au sein d'une espèce ou entre espèces Bien que nous soyons conscients de l'existence d'informations polarisées et de la présence de structures réfléchissantes et transmissibles produisant des signaux polarisés, les informations transmises par ces signaux et leur réception neuronale sont encore inexplorées. Ce projet s'articulera autour de trois objectifs afin de combler les lacunes actuelles dans le domaine : Le premier objectif vise à mettre en lumière l'utilisation et les informations contenue dans les signaux polarisés chez la seiche. En utilisant des tests comportementaux, nous souhaitons évaluer si les signaux polarisés contiennent des informations sur la qualité des mâles et s'ils sont utilisés comme un moyen de communication caché lors de la reproduction. En effet, les prédateurs des seiches, principalement des gros poissons et mammifères, ne sont pas capable de détecter les signaux polarisés. Le deuxième objectif vise à tester la résilience des signaux polarisés lorsque les conditions environnementales sont impactées par de la pollution visuelle. En utilisant une eau trouble comme source de pollution sensorielle, nous explorerons si les signaux polarisés permettent une meilleure détection des mâles et une meilleure transmission des signaux par rapport à l'utilisation d'information colorées seules. Enfin le troisième objectif utilisera des techniques neuromoléculaires pour déterminer le traitement neuronal des indices visuels et des signaux polarisés utilisés dans la communication au sein d'une espèce.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à comprendre l'évolution des motifs réfléchissants la lumière polarisés en étudiant la fonction et l'utilisation des signaux polarisés lors de la communication mâle-femelle chez la seiche. Les premier et deuxième objectifs du projet fourniront des informations cruciales sur l'évolution des signaux polarisés en explorant (i) l'hypothèse basée sur le contenu pour expliquer l'évolution des structures réfléchissantes de polarisation de la seiche. En d’autre termes, nous testerons si les signaux polarisés contiennent des informations sur la qualité des mâles et sont utilisés par les femelles pour les sélectionner. (ii) L'hypothèse fascinante concernant l'utilisation des signaux polarisés comme mode de communication secret. Et enfin (iii) l’hypothèse basée sur l’efficacité de transmission des signaux polarisés. En utilisant la turbidité comme source de pollution sensorielle, nous évaluerons si les signaux polarisés permettent une meilleure détection des mâles et une meilleure transmission des signaux dans des conditions environnementales changeantes, répondant ainsi à un défi socio-environnemental urgent. En effect, de nos jours, il est impératif de comprendre les effets anthropogéniques sur les comportements des animaux afin de développer des outils adaptés pour les atténuer. Le troisième objectif du projet a pour but d’évaluer le traitement neuronal des signaux polarisés émis pendant la parade nuptiale ainsi que l'effet de la turbidité sur la réception des signaux polarisés. Par conséquent, pour cet objectif, seul des femelles seront utilisées pour évaluer le traitement neuronal des signaux polarisés. Cela contribuera à rétablir l'équilibre entre les sexes dans les études neuroscientifiques, qui présentent actuellement un fort biais masculin.

Procédures

Un total de 129 animaux seront utilisés sur deux ans dans le cadre de ce projet. Chaque sujet sera soumis à des tests comportementaux non-invasifs pour évaluer l'utilisation des signaux polarisés dans le choix de partenaire. Pour chaque individu, les expérinces seront répartis sur une durée d'un mois maximum, après quoi les individus seront utilisé dans d'autres tests comportementaux au sein du laboratoire à des fins de réduction 5 (3Rs). Un total de 48 femelles seront anesthésiées puis euthanasiées, selon la procédure en vigueure, afin d'effectuer les travaux de neurobiologie et répondre au troisième objectif du projet.

Impact sur les animaux

Aucun effet indésirable n'est attendu sur les animaux. Les bassins pour maintenir les animaux seront enrichis d'abris et de plantes pour simuler leur environnement naturel. Les seiches seront nourries quotidiennement avec des crustacés et leur état de santé sera contrôlé quotidiennement. Les tests comportementaux consisteront à observer et filmer des mâles et des femelles testés dans de grands bassins expérimentaux. Les individus seront séparés par des barrières transparentes permettant uniquement l'échange de signaux visuels. Ces tests n'impliquent pas de stress supplémentaire pour les animaux par rapport à la maintenance des animaux au sein du laboratoire. Seul le transport des animaux de leurs bassins de stockage jusqu'au bassin expérimental est susceptible d'engendrer un stress par rapport aux animaux ne participants pas à ces procédures. Afin de minimiser ce stress, nous utiliseront de larges bassines rectangulaires qui seront immergées dans les bassins de stockage des seiches pour les récupérer. Les bassines seront de nouveau immergé dans le bassin expérimental, permettant de garder les seiches immergées dans l'eau lors des déplacements. Le déplacement des individus sera toujours suivi d’un temps d’acclimatation au bassin expérimental. Pour répondre au premier objectif du projet, nous optimiserons la condition de certain mâles en leur fournissant un régime alimentaire plus varié (crabes et crevettes) et ad libitum comparé aux autres mâles profitant d'une alimentation suivant les normes de laboratoire (deux crabes par jour). Pour répondre au second objectif du projet de l'argile bentonite sera utilisée afin de rendre l'eau turbide. Cette source naturelle de turbidité, est couramment utilisée dans les études sur la turbidité et il a été démontré qu'elle n'avait pas d'impact négatif sur la santé des organismes marins. Les seiches que nous testerons sont exposé à des niveaux de turbidité variable dans leur milieu naturel et un apport de turbidité dans les bassins expérimentaux peut être ainsi considéré comme un enrichissement. Ce projet ne comprend aucune procédure inhumaine ou sévère et sera mené de manière à éviter tout stress des individus.

Devenir

Ce projet de deux ans a pour but d'étudier l'utilisation de signaux polarisés lors de la reproduction chez la seiche. Il nécessite donc de réaliser des études comportementales ainsi que des travaux en neurobiologie sur des seiches adultes. Les 81 seiches utilisées lors des tests comportementaux pourront être réutilisées pour d'autres tests prévus au sein du même laboratoire. Les 48 femelles utilisées pour les travaux en neurobiologie seront anesthésiées puis euthanasiées, selon la procédure en vigueur. Cette mise à mort est incontournable pour évaluer le traitement neuronal des signaux polarisés émis pendant la parade nuptiale ainsi que l'effet de la turbidité sur la réception des signaux polarisés.

Remplacement

Les protocoles expérimentaux sont conçus pour évaluer directement le comportement et la neurobiologie des animaux; il n'est donc pas possible de remplacer l'utilisation des animaux. Des seiches provenant d'une population sauvage stable seront utilisées dans les expériences.

Réduction

Pour chaque expérience, le nombre minimum d'individus permettant d'obtenir une puissance statistique sera utilisé (calculé sur la base des données précédentes publiés dans les papers nationaux et internationaux). Chaque expérience comprend des individus focaux, en d'autres termes, les individus sur lesquels la majorité des données seront prélevées pendant les analyses videos et neurobiologiques (mâles dans les expériences permettant de répondre aux objectifs 1 et 2, et femelles pour l'objectif 3) et des individus auxiliaires (individus du sexe opposé). Les individus auxiliaires seront réutilisés dans et entre les tests expérimentaux (par exemple, les femelles utilisées pour répondre à l'objectif 1 seront réutilisées pour l'objectif 3). Les animaux focaux utilisés dans les tests comportementaux seront réutilisés pour d'autres expériences dans le cadre d'autres projets existants menés au sein du laboratoire, réduisant et optimisant ainsi le nombre de sujets utilisés pour la recherche. Objectif 1 : Un maximum de 90 individus sera utilisé dans les tests comportementaux (45 mâles focaux + 30 à 45 femelles auxiliaires). Objectif 2 : 21 individus au total seront utilisés pour un test comportemental (16 mâles focaux + 5 femelles auxiliaires). Objectif 3 : 64 individus au total seront utilisés pour l'évaluation neurobiologique (48 femelles focales + 16 mâles auxiliaires). Sur les 64 individus utilisés pour répondre au troisième objectif du projet, 30 femelles et les 16 mâles auxiliaires seront réutilisés à partir de l'objectif 1.

Raffinement

Ce projet n'inclut aucune procédure inhumaine ou sévère et sera mené de manière à éviter la douleur ou le stress des individus. Les bassins pour maintenir les animaux seront enrichi d'abris et de plantes pour simuler leur environnement naturel. Les bassins expériementaux seront partiellement couverts avant le début des tests afin de fournir un abri aux animaux et enrichis avec du sable dès que possible. L'étude neuromoléculaire (Objectif/Procédure 3) suivra les procédures standard pour les expériences terminales sur les céphalopodes (c'est-à-dire l'anesthésie recommandée avec de l'éthanol et du chlorure de magnésium suivie d'une décapitation rapide, données publiées) garantissant un stress minimal pour les animaux. L'état de santé des sujets sera contrôlé quotidiennement. Si un sujet semble souffrant ou présente un appétit réduit ou absent, il sera isolé dans un bassin de quarantaine et son état de santé sera contrôlé par le capacitaire céphalopodes de l'établissement et le vétérinaire référant si nécéssaire.

Choix des espèces

Parmi les animaux marins, la seiche est probablement celle qui possède la résolution la plus fine pour discriminer les informations contenues par lumière polarisée. Non seulement elles excellent dans l'extraction d'informations polarisées, mais elles possèdent également des iridophores: sturctures à haute réflectance qui réfléchissent la lumière polarisée. Les seiches mâles en possédent notamment sur leurs ornements sexuelles. La seiche peut contrôler sa production de signaux polarisés par l'expansion et la contraction de cellules situés au-dessus de la couche d'iridophores dans le derme. Il s'agit d'une capacité rare parmi les espèces possédant des structures réfléchissant la polarisation. Ces différentes caractéristiques font de la seiche une espèce modèle parfaitement adaptée pour étudier l'évolution des structures réfléchissantes polarisées et l'utilisation des signaux de polarisation dans la communication au sein d'une espèce. Des adultes reproducteur mâles et femelles seront donc utilisé afin de mettre en lumière la fonction des signaux polarisés lors de la reproduction chez la seiche.

Capturés dans une colonie sauvage de 20 000 couples reproducteurs, 100 manchots royaux adultes et 50 poussins vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Certains ont déjà été suivis les années précédentes sans que le porteur puisse l'établir avec certitude, les bagues métalliques ayant été abandonnées pour leurs effets délétères à long terme. Chaque oiseau subit jusqu'à sept prises de sang à la veine alaire en un an, la pose sous la peau d'un transpondeur, un enregistreur fixé aux plumes du dos pendant huit à quinze jours, et un capteur avalé qui reste dans son tube digestif de sept jours à deux mois. Les 145 oiseaux relâchés sur leur site de capture et les 5 réutilisés échappent à la mise à mort, le porteur limitant chaque manipulation à moins de 35 minutes, yeux couverts d'une cagoule opaque.

Objectifs

A l’échelle de la Terre, l’environnement change à un rythme sans précédent. Le changement climatique, la fragmentation des habitats, les interactions entre l’homme et la nature, l’émergence de nouvelles maladies ; tous ces facteurs exercent une pression intense sur des écosystèmes autrefois préservés. De tels changements sont exacerbés dans les milieux polaires des hautes latitudes où le forçage climatique, l’écotourisme et les zones de reproduction limitées accentuent le stress auquel sont soumis les populations animales, en particulier les oiseaux marins. Des connaissances sur les adaptations physiologiques individuelles des oiseaux marins et leurs limites sont nécessaires pour comprendre et prédire si les individus et les populations sont capables ou non de faire face aux changements environnementaux. Le présent projet a pour ambition de poursuivre un observatoire à long terme des réponses physiologiques des manchots royaux aux changements de leurs environnements. Le projet sera construit en combinant des données précédemment collectées, complétées par un suivi annuel d’un échantillon représentatif de manchots se reproduisant dans différentes conditions coloniales et saisonnières (l’objet de la présente demande). Ce suivi permet d’étudier la variabilité inter- et intra-annuelle des réponses physiologiques (en termes d’énergie, de température corporelle et de stress) mises en oeuvre par les oiseaux face aux changements à terre de leur micro-habitat, des conditions de vie en colonie, du parasitisme et de la prédation. En combinant des protocoles d’échantillonnage standardisés sur le long-terme à des outils d’analyse statistiques avancés, nous étudions la contribution des différentes sources exogènes de pressions environnementales (climat, prédation, parasitisme, dérangement lié à l’homme) au phénotype du stress ainsi qu’à la reproduction et al croissance du manchot royal, afin de comprendre à quels facteurs et à quelles périodes ces animaux sont le plus vulnérables.

Bénéfices attendus

Les changements climatiques actuels et ceux prédits par les différent scénarios IPCC posent de nouvelles contraintes pour les espèces animales. Les observations répétées de stress thermique chez le manchot royal (i.e. comportement de halètement et ajustements posturaux des adultes diminuant la protection de l’œuf et du poussin) suggèrent que les espèces sub-Antarctiques sont également sensibles au stress thermique de chaleur, mais il n’existe à ce jour aucune données / publications sur cet enjeu majeur de conservation de la biodiversité. Les résultats obtenus seront cruciaux pour ajuster les projections concernant les dynamiques de populations de cette espèce en fonction des différents scénarios climatiques futurs (IPCC) pour renforcer les mesures de protection des espèces en fonction de leur sensibilité, et permettrons l’utilisation de l’approche la moins invasive possible pour d’autres étude du stress thermique de chaleur chez le manchot royal et possiblement d’autres espèces sub-Antarctiques et Antarctiques

Procédures

Les animaux seront soumis à maximum quatre types d’interventions sur animaux vigiles (maximum 100 adultes de 50 couples et leurs 50 poussins) : - Prélèvement sanguin à la veine alaire (7x en l’espace d’environ 1 an, durée du prélèvement ~ 2 minutes) - Implantation sous-cutanée d’un transpondeur d’identification thermo-sensibles (durée de la pose < 5 min) - Pose d’un enregistreur électronique comportant un accéléromètre tri-dimensionnel et un cardio-fréquencemère sur une durée de 8 à 15j - Equipement avec un logger ingérable mesurant la température interne (en place pour 7 jours à 2 mois selon la durée de rétention naturelle dans le tractus digestif)

Impact sur les animaux

Les procédures du projet sont assez peu invasives (capture, prise de sang, marquage par transpondeur sous-cutané, équipement avec loggers peu invasifs) mais soumettent les individus à un stress de courte durée (manipulations < 35 min). Des manipulations relativement similaires réalisées depuis plus de 15 ans n’ont pas révélé d’effets indésirables sur la reproduction ou la survie des individus.

Devenir

A l’issue de chaque procédure, les animaux seront relâchés sur leur site de capture. Des animaux ayant participé au suivi à long-terme (classe Légère) les années antérieures comme adultes reproducteurs ou comme poussins pourront être à nouveau suivis, bien que cela reste rare du fait de la taille de la colonie d’étude (20000 couples reproducteurs) et de l’absence de marquage externe permanent des individus ; les bagues métalliques ayant été abandonnées du fait d’effets délétères à long-terme. Etant donné la légèreté des procédures, et l’intervalle de temps d’au moins une année entre la première utilisation et la seconde, aucun effet cumulatif n’est attendu.

Remplacement

Le but de ces études est de comprendre les stratégies adaptatives de l’animal dans son milieu : les méthodes alternatives sont donc inexistantes. De plus, nous étudions un modèle animal qui présente des adaptations particulières et quasi-uniques dans le règne animal, ceci permet d’aborder la notion fondamentale des compromis énergétiques ayant des répercussions sur le taux de reproduction et de survie de l’individu. Nos expérimentations ont pour but de cerner les capacités physiologiques et comportementales d’adaptation de ces animaux aux contraintes de l’environnement, un point clé dans la compréhension des réponses populationnelles au changement global.

Réduction

Le projet est réfléchi afin de réduire au maximum l’impact des procédures sur le bien-etre des animaux et réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés. Nous mutualisons nos animaux et données avec d’autres programmes scientifiques (la base de données a vocation à être entièrement publique d’ici à 2027, les premiers élements étant déjà publiés en ligne) et cherchons à répondre à plusieurs problématiques en n’utilisant qu’un groupe d’oiseaux. Par ailleurs, les effectifs animaux sont choisis à minima (12-13 couples par zone * 4 zones contrastées pour le suivi longitudinal) au regard d’analyses statistiques permettant de caractériser la variation naturelle observée. Ceci comprend notamment l’étude de l’attribution de variance à travers de modèles statistiques complexes (Modèles Linéaires Mixtes Généralisés (GLMMs), Analyses en Composantes Principales (ACPs), Equations d’Estimations Généralisées (GEEs)).

Raffinement

Des précautions particulières sont prises pour minimiser le dérangement des animaux et réduire l’impact des procédures sur leur bien-être. En termes de Raffinement, nous avons développé une méthodologie d’étude du fonctionnement mitochondrial visant à remplacer les biopsies musculaires par l’analyse des cellules sanguines, ce qui limite considérablement le côté invasif des expérimentations. De manière semblable, nous combinons l’utilisation de transpondeurs pour l’identification des animaux avec la collecte des données de température corporelle afin de minimiser le côté invasif de nos manipulations (transpondeurs thermo sensitifs). Les interventions sur les animaux se limitent en fait à des captures, pesées, mensurations, prises de sang à la veine alaire, identification par transpondeur et pose de biologgers externes ou ingérables. Le temps de manipulation est réduit au minimum grâce notamment à l’intervention de chercheurs confirmés et formés à manipuler des manchots royaux. Durant les manipulations les animaux ont de plus les yeux couverts d’une cagoule opaque qui limite leur stress. Toutes les manipulations sont effectuées dans le calme et les oiseaux sont surveillés en permanence pendant les interventions et quotidiennement après. Nous avons fixé le point limite d’arrêt des manipulations à l’apparition de polypnée (indice du stress de l’animal) ou d’une apathie. Les biologgers utilisés sont fixés (de manière non permanente) en externe sur les plumes dorsales, ce qui n’entraine pas de souffrance chez l’animal. Les modèles que nous déployons sont utilisés en routine avec succès chez cette espèce depuis plusieurs années, sans effets négatifs sur la reproduction et la survie.

Choix des espèces

Le manchot royal est choisi comme modèle au regard de son écologie chez l’adulte que le poussin. Les adultes se nourrissent en mer et jeûnent plusieurs semaines lors des séjours à terre, durant l’incubation et la mue. Ils font face à de fortes contraintes environnementales à terre (stress social, parasites, climat) et en mer (hypoxie en plongées profondes, prédation). Le poussin a une croissance très longue (+1 an) pour un oiseau, interrompue par une phase de jeûne pendant l’hiver austral. C’est un modèle idéal pour l’étude de la plasticité des mécanismes physiologiques et des compromis énergétiques dans un contexte de changement global. Le manchot royal, espèce adaptée au froid, souffre de plus en plus de vagues de chaleur à terre dues au réchauffement climatique (stress thermique), justifiant par ailleurs la recherche de nouvelles méthodologies de suivi non-invasif de la température corporelle des animaux à l’aide de transpondeurs d’identification passifs. Adultes, indispensables pour la part des expériences basées sur l’évaluation du succès reproducteur et les caractéristiques de la recherche alimentaire en mer qu’ils sont les seuls à effectuer. Poussins pour étudier l’influence des conditions environnementales sur la croissance, le statut hormonal et la survie.

Tués à l'issue de l'étude pour prélever leur sang, leur intestin, leurs muscles et leur cerveau, 30 killifish turquoise vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance léger. Ils sont hébergés seuls dans des bacs de trois litres pendant un mois, entre trois et quatre mois d'âge, pesés et transférés à l'épuisette par gestes de quinze secondes. Les atteintes attendues tiennent au vieillissement accéléré propre à l'espèce, perte de pigmentation, amaigrissement, prostration au fond du bac ou nage exclusive en surface, avec arrêt du protocole au-delà de 20 % de perte de poids. Le probiotique évalué est développé par une société privée et déjà commercialisé pour la nutrition humaine.

Objectifs

Caracteriser les effets anti-ages d'un probiotique (conjugué à l'aliment) au cours du viellissement spontané de l'African Turquoise Killifish. Cette molécule qui est développée par la société privée, et est par ailleurs déjà utilisée sur d'autres applications en nutrication chez l'Homme.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de mieux comprendre les effets bénéfiques potentiels sur le viellissement liés à un changement potentiel de microbiote intestinal. Nous pourrons évaluer si le probiotique à un effet important sur le déclin locomoteur et/ou cognitif. Ceci permettra possiblement de planifier de nouvelles approches thérapeutiques comme les modulations nutritionnelles afin de mieux prendre en charge les pathologies liées à l'âge.

Procédures

Aucune intervention invasive sur individus vigile ou anesthésiés n'est prévue dans cette étude. Néanmoins, les animaux sont soumis a des interventions de courte durée n'excedant pas 15 secondes comme la pesée ou le transfert d'un bac à un autre avec épuisette.

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables chez le poisson concernent principalement les conséquences du vieillissement naturellement rapide chez l'African Turquoise Killifish. Les autres effets à évaluer concernent les conséquences du traitement avec le probiotique. Les individus peuvent présenter une réduction de la pigmentation de la peau, une perte de poids, ou émaciation, accompagnées de changements comportementaux de type anxiété ou résignation avec notamment une diminution de la prise alimentaire ou une position dans la colonne d'eau qu'il sera facile à identifier (navigation exclusivement à la surface ou prostration au fond de l'aquarium).

Devenir

Les animaux (les 30) inclus dans cette étude seront euthanasiés à l'issue de cette étude pour réaliser des prélvements tissulaires (sang, intestin, muscles, cerveau).

Remplacement

Dans le cadre de ce protocole, nous comptons utiliser le Turquoise Killifsih, qui est un modèle unique et indispensable à l'échelle de l'organisme entier pour étudier de manière intégrée l'impact d'un modualtion nutritionelle sur la progression du vieillissement en un temps extrement rapide.

Réduction

Compte tenu de la variabilité des paramètres biologiques généralement observée au sein d’un groupe homogène et de la durée des protocoles, des groupes de 15 animaux par condition-déterminé par une approche statistique-seront formés afin de pouvoir mettre en évidence des différences statistiques.

Raffinement

Les animaux inclus dans les procédures sont hébergés individuellement dans un bac de 3 litres dans l'eau osmosée dont les paramètres biologiques sont trés contrôlés avec notamment une température de 28°C, un pH de 7,5. Les procédures seront réalisées dans le respect du bien-être animal, sous anesthésie lorsque nécessaire pour limiter la souffrance, la douleur ou l’angoisse des animaux, et en respectant des points limites définis par le comportement des animaux, que ce soit leur comportement alimentaire, leur locomotion (position dans la colonne d'eau: nage en surface ou prostration au fond du bac) ou leur fonction respiratoire (mouvement operculaire). L'altération d'un ou plusieurs de ces paramètres conduira à une perte de poids significative qui lorsqu'elle sera supérieure à 20% conduira à l'arrêt du protocole expérimental. NB: Les poissons ne seront pas anesthésiés pour évaluer leur poids. Ils seront placés vigiles dans un bac d’eau sur une balance préalablement tarée. C’est une procédure qui est en cours de validation par notre cellule SBEA et qui dans le futur ne demandera pas à être inclue dans les DAP.

Choix des espèces

Pour étudier les mécanismes en lien avec le vieillissement, l'Arican Turquoise killifish est l'espèce idoine, puisqu'il est le vertébré dont la durée de vie est la plus courte en captivité (6 mois). En tant que vertébré, il possède une anatomie comparable à celle du rongeur et de l'Homme. Une abondante littérature montre comment chez le mâle et la femelle, ce poisson présente un viellissement systémique, là aussi comparable aux rongeurs et à l'Homme (sarcopénie, déclin cognitif ou maladies métaboliques). Pour toutes ces raisons, l'African Turquoise Killifish est à l’heure actuelle un modèle très pertinent utilisé dans des laboratoires académiques, de plus en plus nombreux, pour modéliser un large spectre de pathologies liées à l'âge, avec la possibilité d'aller très en profondeur pour l'exploration fonctionnelle in vivo et mécanistique post mortem. Les animaux utilisés danc cette étude sont des adultes de 3 mois pour une durée d'un mois. Fenetre de temps interessante (entre 3-4 mois) puisqu'il s'agit d'un moment critique dans l'existence du killifish, avec notament un déclin important de la locomotion spontané (notamment la distance parcourue en un temps donné).