Éthologie / comportement / biologie animale
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Modèle murin de maltraitance physique infantile : syndrome du bébé secoué
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
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Secoués sous anesthésie générale à l'âge de sept jours pour reproduire le syndrome du bébé secoué, 909 souriceaux sont tous tués aux stades étudiés pour prélever leur cerveau, dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère. Le porteur liste les atteintes attendues : douleurs cérébrales liées aux lésions, difficulté à s'alimenter, retard du développement psychomoteur, rigidité corporelle, mouvements de convulsion, respiration anormale et anomalies du comportement. Une partie des souriceaux subit en plus une craniotomie d'une heure sous anesthésie, sans réveil. Il affirme qu'il n'existe "pas d'alternative parfaite" à un organisme vivant pour étudier les conséquences du secouement, et présente ce modèle comme une préparation d'interventions de prévention chez les enfants.
Objectifs
Les violences faites aux enfants et adolescents sont un fléau sanitaire et sociétal mondial. Un quart des adultes déclarent en avoir été victime mais une minorité d’entre eux est repérée suffisamment précocement pour éviter les conséquences « vie entière » somatiques et neuropsychiatrique de ces violences et leur impact socio-économique majeur. Les violences faites aux enfants et adolescents sont définies par l’OMS comme toutes les formes de mauvais traitements physique et/ou affectifs, de sévices sexuels, de négligences ou d’exploitation, entraînant un préjudice réel ou potentiel pour la santé de l’enfant, sa survie, son développement ou sa dignité, dans le contexte d’une relation de responsabilité, de confiance ou de pouvoir. Dans les pays à économie développée, les estimations de fréquence usuellement acceptées indiquent que 4 à 16% des mineurs seraient victimes de maltraitance physique. Pour les enfants survivants aux violences physiques du syndrome du bébé secoué, les conséquences à long terme sont majeurs sur le plan neurologique et développemental (périmètre crânien diminué, épilepsie, déficiences motrices visuelles intellectuelles, trouble du langages, et anomalies comportementales). Enfin, la pandémie de COVID-19 a augmenté la fréquence et la gravité des violences. Le syndrome du bébé secoué a vu son incidence doubler en 2021 et la mortalité décupler par rapport à la période de prépandémie. Dans ce projet, nous modéliserons chez le souriceau le syndrome du bébé secoué (traumatisme crânien). Plusieurs analyses seront réalisées à des temps spécifiques de la maturation du cerveau : enfance, adolescence et adultes. Nous établirons un profil comportemental individuel sur plusieurs composantes (motrice, sociale, cognitive). Les effets au niveau moléculaires de ces maltraitances seront également étudiés afin de permettre un futur transfert vers la clinique chez l’humain. Les analyses seront ciblées sur les marqueurs moléculaires de deux axes identifiés chez l’humain comme étant tout particulièrement perturbés après exposition à des maltraitance dans l’enfance : la neuroinflammation et la production d’hormones. Les études de la génétique et des protéines sont réalisés sur le sang et le cerveau des animaux juvéniles, adolescents et adultes. Enfin des approches thérapeutiques telles que la thérapie comportementale et des tests de médicaments ciblant les régulateurs clés seront entreprises.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’identifier les mécanismes et l'évolution du traumatisme crânien du syndrome du bébé secoué à l’échelle cellulaire comme comportementale pour mieux définir la période la plus propice pour les futures études thérapeutiques chez les enfants et adolescents. Il permettra de préparer des interventions de prévention secondaires adaptées et correctrices.
Procédures
Les souriceaux subiront un traumatisme crânien par secouement sous anesthésie générale. Après le traumatisme, des groupes d’animaux de différents âges seront anesthésiés, et une perfusion intra-cardiaque sera réalisée post- mortem pour éliminer le sang des vaisseaux du cerveau qui sera étudié. La perfusion est réalisée sous anesthésie générale et avec analgésie. Certains animaux subiront une procédure chirurgicale sous anesthésie générale pour réaliser des mesures d’imagerie du cerveau (durée 1 heure). Cette chirurgie consiste en une craniotomie afin de permettre le passage du signal. Cette procédure est sans réveil, les animaux seront euthanasiés à la fin de l’expérimentation. Cette procédure sera réalisée exclusivement par des expérimentateurs aguerris, maîtrisant parfaitement toutes les techniques requises.
Impact sur les animaux
Tout d'abord le jour du traumatisme crânien par secouement : - Séparation d’avec la mère lors de l’anesthésie par inhalation - Une hypothermie causée par l’isolement d’avec la mère - Le secouement horizontale. Ensuite, suite au traumatisme du secouement : - Douleurs cérébrales suite aux lésions occasionnées par le secouement - Difficulté à s’alimenter engendrant un petit poids - Retard dans le développement psychomoteur - Hypertonique, ou rigidité corporel, mouvements anormaux de convulsions, - Respiration anormale - Anomalie du comportement
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés aux stades d’intérêt. Les cerveaux seront prélevés post-mortem pour les différentes analyses qui permettront d’étudier de manière approfondie le tissus cérébral après le traumatisme, ainsi que l’inflammation cérébrale.
Remplacement
Il n’y a pas d’alternative parfaite à un modèle sur un organisme vivant pour étudier les conséquences du secouement sur le cerveau et les anomalies du développement qui en découle. Plusieurs analyses de notre projet ne peuvent être modélisée hors de l’organisme vivant, ni par des méthodes utilisant des modèles informatiques de théories de toxicité. Ce modèle, de bébé secoué, réalisé sur organisme vivant nous permet de s’intéresser à des caractéristiques du cerveau en activité, entier et fonctionnel.
Réduction
Tous les efforts seront faits pour réduire le nombre d’animaux utilisés. Nos analyses sont réalisées régulièrement dans notre laboratoire, ainsi nous savons combien d’animaux sont nécessaires afin d’obtenir un résultat. En conséquence, le nombre d’animaux pour ce projet sera au maximum de 909 animaux afin d’obtenir des résultats analysables par les tests statistiques. Le cerveau des animaux issus de l’analyse de la connectivité neuronale et ceux issus des analyses du comportement seront prélevés pour les analyses du tissus cérébral ce qui a réduit le nombre d’animaux dans notre projet. Il est prévu de mettre en place le modèle avec 48 animaux, mais si la fréquence d’agitation est déterminée sur moins d’animaux nous en utiliserons moins ce qui réduira le nombre total d’animaux.
Raffinement
Nous procéderons à l’enrichissement de l’hébergement avec du papier doux absorbant pour la fabrication du nid comme cela est fait dans leur milieu naturel. Les animaux seront réchauffés à l’aide d’une lampe au moment de la procédure du secouement. On surveillera l’état général des animaux dans le nid à l’aide d’un document appelé « arbre décisionnel ». Il permet d’observer les souriceaux dans la portée sans les déranger à nouveau car les soins apportés par la mère sont importants. Dès qu’un animal ne va pas bien il est vite repéré car il est blanchâtre et/ou immobile, donc il attire l’œil. Pendant les protocoles nécessaires pour la mise en place des appareils d'imagerie, les animaux seront anesthésiés et surveillés : si l'animal présente une difficulté respiratoire, une variation importante de sa fréquence cardiaque ou une hypothermie importante, la procédure sera interrompue et l'animal euthanasié. Les animaux seront euthanasiés après administration d’un analgésique et d’un anesthésique. C’est quand la mort sera vérifiée (plus de réflexes) que nous procéderons alors aux prélèvements post-mortem.
Choix des espèces
Le choix de la souris est pertinent d’un point de vue scientifique en termes de reproductibilité, des connaissances biologiques de l’espèce et du temps de reproduction. Le modèle de secouement sera fait à 7 jours de vie, ceci correspond à la petite enfance chez l’humain. Nous étudierons les interactions entre les cellules du cerveau en développement sur un modèle de bébé secoué, pour cela il est nécessaire d’utiliser une espèce animale qui présente un système nerveux central proche de celui de l’homme. La souris remplit très bien cette condition. Notre objectif étant d’étudier l’effet du secouement sur le cerveau en développement, nous nous intéresserons à 3 temps de vie : 8 à 21 jours (petite et moyenne enfance), 45 jours (adolescence), et 6 mois de vie (adulte), afin d’étudier l‘évolution du traumatisme cérébrale et les effets à long terme.
Motivation pour la nourriture chez la souris : analyses comportementales et moléculaires
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
Soumises à une restriction alimentaire maintenant leur poids à 90 % pendant l'expérience, 288 souris vont être utilisées puis toutes tuées pour prélèvement de tissus cérébraux, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles sont isolées, exposées de façon répétée au sucre et prélevées trois fois par voie sanguine, pour étudier la motivation alimentaire et la consommation excessive de saccharose. Le porteur indique que l'isolement et la restriction sont sources de stress et que les prises de sang peuvent causer douleur, infection voire nécrose. Il affirme qu'aucun modèle autre que "l'animal entier" ne permettrait cette étude, dont les retombées restent renvoyées à un futur projet.
Objectifs
Dans les pays développés, la consommation alimentaire est motivée par le plaisir plus que par le besoin de se nourrir. De ce fait, des dérives sont observées dans les comportements alimentaires, notamment une consommation excessive de nourriture appétissante peut devenir préoccupante puisque plusieurs pathologies y sont liées, comme l’obésité. Cependant, les adaptations comportementales et cérébrales associées à ces troubles de l’alimentation ne sont pas encore bien caractérisées. Ce programme de recherche vise à étudier la relation entre les prises excessives de nourriture appétissante et la motivation. En particulier, un protocole classique de mesure de la motivation chez la souris est utilisé pour de la nourriture normale ou de la nourriture appétissante comme le sucre. Les profils d’acquisition de la tâche seront comparés entre mâles et femelles. Ensuite, les effets d’une consommation excessive de sucre sur cette motivation seront évalués. Enfin, les changements d’expression de gènes et de protéines dans le cerveau seront étudiés pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents
Bénéfices attendus
En identifiant les mécanismes physiologiques, notre recherche permettra d’améliorer la compréhension des mécanismes centraux impliqués dans les troubles alimentaires. Nous observerons notamment si des différences motivationnelles intersexuelles existent. Ce projet servira egalement de base à un futur projet visant à evaluer les alterations moleculaires associées aux troubles alimentaires
Procédures
Exposition au sucre pour l’apprentissage de la tâche au maximum 45j, avec une session de 45 min par jour maximum selon les conditions testées. Une privation de nourriture avec le maintien du poids à 90% du poids de départ sera effectuée pendant la durée de l’expérience (45 j max). Consommation excessive de saccharose : les animaux ont le choix entre de l’eau et du sucre tous les jours, pendant 4h ou 24h selon le groupe expérimental, pendant 2 ou 8 semaines, selon les résultats. Prise de sang à 3 reprises lors du protocole (semaines 1, 4 et 8).
Impact sur les animaux
L’isolement des animaux permettant la mesure individuelle de consommations de liquide et de nourriture peut être une source de stress ou d’anxiété pour les animaux. Une perte de poids est attendue avec la restriction alimentaire mise en place la veille du paradigme operant. La restriction alimentaire est poursuivie pendant toute l’expérience avec un maintien du poids à 90% du poids de depart. La prise de sang à 3 reprises lors du protocole de binge saccharose peut induire une douleur et un risque d'infection voir de nécrose.
Devenir
Les animaux sont tous mis à mort pour prélèvements de tissus et analyses moléculaires .
Remplacement
Dans la mesure où nos travaux portent sur la caractérisation comportementale et moléculaire d’une consommation excessive d’aliment ou de la motivation pour ces aliments, il n’est pas possible de recourir à un autre type de modèle d’étude qu’à celui de l’animal entier
Réduction
Nous avons réduit au strict nécessaire le nombre d’animaux pour permettre des analyses statistiques avec les mêmes cohortes utilisées pour l analyse comportementale et l’analyse moléculaire. Les expériences seront menées sur les deux sexes.
Raffinement
La surveillance des animaux est journalière (observation visuelle, suivi de l’aspect général et de la posture) et une pesée au minimum 2x/semaine est réalisée lors du suivi des consommations (nourriture/sucre/eau), permettant de s’assurer du bien-être des souris. Les souris ont toujours accès à de l’eau, Pour le paradigme opérant, les souris sont mises en restriction alimentaire afin de maintenir les animaux à 90% du poids initial pendant la durée de l’expérience. Le poids des animaux est monitoré tous les jours et la quantité de nourriture ajustée en fonction . Le prélèvement sanguin est effectué sous analgésie locale. Un suivi spécifique à chaque procédure avec des points limites adaptés sera mis en place pour éviter toute souffrance éventuelle. De plus, les animaux sont isolés dans des cages enrichies et en cages ouvertes ce qui permet les contacts olfactifs entre congénères et permet aux animaux de communiquer entre eux ce qui concourt à limiter l’impact du stress d’isolement
Choix des espèces
Le modèle rongeur représente une alternative de choix pour la modélisation préclinique des troubles alimentaires. Sur un plan évolutif, les rongeurs, appartiennent au clade des mammifères le plus proche de celui des Primates. Nous choisissons de travailler avec la souris car nous pourrons ensuite étudier le rôle de gènes précis dans les adaptations observées, en utilisant des modèles de souris génétiquement modifiées Souris jeunes adultes (8 semaines en début de procédure). Le jeune adulte correspond à la période de vie de vulnérabilité accrue chez l’Homme vis-à-vis des troubles alimentaires
Interactions douleur et prise excessive de sucre ou d’alcool chez la souris : analyses comportementales et moléculaires
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
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- Système gastrointestinal
- Système nerveux
1 008 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance de modéré à sévère. Elles sont isolées pour mesurer leur consommation de sucre ou d'alcool, subissent des prélèvements sanguins répétés et une chirurgie induisant une douleur neuropathique, le porteur indiquant renoncer à tout antalgique pour ne pas fausser ses mesures. Le projet étudie les liens entre douleur, prise excessive de sucre ou d'alcool et addiction. Le porteur affirme que ce travail comportemental et moléculaire n'est possible que sur "l'animal entier".
Objectifs
Dans les pays développés, la consommation alimentaire semble être motivée par le plaisir plus que par le besoin de se nourrir. Ce phénomène, qui consiste à consommer un aliment pour son goût agréable (appétissant), apparaît préoccupant puisqu’il peut devenir la cause de maladies comme l’obésité. Les adaptations comportementales et cérébrales associées à ces troubles de l’alimentation pourraient partager des similitudes avec celles mises en place dans l’addiction à l'alcool. Notre programme de recherche vise à étudier la relation entre les prises excessives de nourriture appétissante et la consommation d'alcool. En particulier, l’apparition de douleur chez des patients souffrant d’addiction à l’alcool a été décrite mais n’est pas bien comprise. Nous faisons l’hypothèse que les troubles de l’alimentation pourraient jouer un rôle dans le développement de douleur, et nous étudions les mécanismes sous-jacents. Les objectifs sont donc dans un premier volet de (1) mesurer les réponsesà la douleur dans nos modèles, et d'effectuer des mesures du bien-être ; (2) caractériser les changements d’expression de gènes et de protéines dans le cerveau. Dans un deuxième volet, nous souhaitons (3) étudier les effets d’une douleur neuropathique sur la consommation de sucre ou d’alcool.
Bénéfices attendus
En identifiant les mécanismes physiologiques, notre recherche permettra d’améliorer la compréhension des mécanismes centraux impliqués dans les troubles alimentaires et dans l’addiction en général, et en particulier dans le cadre de douleur neuropathique.
Procédures
-Prise de sang à 3 reprises lors du protocole de binge saccharose en PE1 (semaines 1, 4 et 8); Prélèvement sanguin, au maximum tous les 15j, après le début des régimes, en PE2, PE3 et PE5; -Chirurgie, PE5, Modèle douleur neuropathique, 1 fois pour chaque animal, suivi sur 8 semaines maximum
Impact sur les animaux
Nous utilisons des modèles de consommation excessive qui nécessitent l’isolement des animaux pour une précision des mesures. Nous surveillons les animaux quotidiennement. La prise de sang à 3 reprises lors du protocole de binge saccharose peut induire une douleur et un risque d'infection voir de nécrose. Un modèle de douleur neuropathique sera utilisé dans le deuxième volet de l’étude, pour lequel une chirurgie est effectuée sous anesthésie générale. Dans ce modèle, les souris présentent des seuils nociceptifs abaissés, qui sont aussi des symptômes de neuropathie observés en clinique. Cependant nous ne pouvons pas utiliser de moyens pharmacologiques pour réduire la souffrance des animaux car cela risquerait d’interférer avec les mécanismes que nous étudions.
Devenir
PE1 à PE5: Les animaux sont tous mis a mort ( lots détaillés dans chaque PE) pour prélèvements de tissus et analyses moléculaires
Remplacement
Dans la mesure où nos travaux portent sur la caractérisation comportementale et moléculaire d’une consommation excessive d’aliment ou d’alcool, ou d’une douleur, il n’est pas possible de recourir à un autre type de modèle d’étude qu’à celui de l’animal entier.
Réduction
Nous avons réduit au strict nécessaire le nombre d’animaux pour permettre des analyses statistiques pour l’analyse comportementale et l’analyse moléculaire. L’effectif est plus important pour l’expérience de neuropathie, pour prévenir des aléas expérimentaux ainsi qu'une éventuelle variabilité. Les expériences seront menées sur les deux sexes.
Raffinement
La surveillance des animaux est journalière (observation visuelle, suivi de l’aspect général et de la posture) et une pesée au minimum 2x/semaine est réalisée lors du suivi des consommations (sucre ou alcool), permettant de s’assurer du bien-être des souris. Les souris ont toujours le choix de consommation (sucre ou alcool) avec de l’eau. Les souris, habituées au dispositif expérimental avant le début des mesures, peuvent se soustraire à la stimulation nociceptive. La chirurgie sera réalisée sous anesthésie générale. Le prélèvement sanguin est effectué sous analgésie locale. Un suivi spécifique à chaque procédure avec des points limites adaptés sera mis en place pour éviter toute souffrance éventuelle. Les procédures regroupent plusieurs tests comportementaux dont l'enchaînement est compatible avec le bien-être de l'animal, ce qui permet de réduire l’effectif. De plus, les animaux sont isolés dans des cages enrichies et en cages ouvertes ce qui permet les contacts olfactifs entre congénères et permet aux animaux de communiquer entre eux ce qui concourt à limiter l’impact du stress d’isolement.
Choix des espèces
Le modèle rongeur représente une alternative de choix pour la modélisation préclinique des troubles alimentaires et l’addiction. Sur un plan évolutif, les rongeurs, appartiennent au clade des mammifères le plus proche de celui des Primates. Nous choisissons de travailler avec la souris car nous pourrons ensuite étudier le rôle de gènes précis dans les adaptations observées, en utilisant des modèles de souris génétiquement modifiées Souris jeunes adultes (8 semaines en début de procédure). Le jeune adulte correspond à la période de vie de vulnérabilité accrue chez l’Homme vis-à-vis des troubles alimentaires et de la dépendance aux drogues.
Etude du développement de la spécialisation hémisphérique du langage chez le babouin (EU1/2)
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
76 babouins (Papio anubis) vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance de léger à modéré, puis remis dans leurs groupes sociaux et susceptibles d'être réutilisés dans d'autres projets. Suivis de la naissance à l'âge adulte, ils subissent des captures répétées, un transport, un isolement de 48 heures et six séances d'IRM sous anesthésie de deux à trois heures, les nouveau-nés étant temporairement séparés de leur mère, et huit femelles portent un dispositif fixé au crâne pour l'imagerie optique. Le projet étudie l'origine gestuelle du langage et la latéralisation cérébrale, une question que le porteur relie à l'évolution humaine. Il affirme que seule l'étude d'un primate permet ces comparaisons et qualifie le babouin de modèle "incontournable".
Objectifs
Ce projet explore la piste des origines gestuelles de la parole. Et si la communication gestuelle était centrale dans l'origine et l’organisation cérébrale du langage dominé par l’hémisphère gauche ? Cette hypothèse gagne du terrain à la lumière des liens étroits mis en évidence non seulement entre les gestes et le langage dans l'espèce humaine mais aussi entre les gestes de nos cousins les primates et certaines propriétés du langage. Au regard de leur proximité phylogénétique, seule une perspective comparative entre primates humains et non humains peut nous aider à déterminer les continuités entre la latéralisation des gestes des primates et celle du langage humain. A la croisée de l’éthologie, de la psychologie comparée et des neurosciences non invasives, ces recherches continuront d’être menées sur les babouins hébergés en captivité en groupes sociaux et porteront (1) sur le développement longitudinal de gestes communicatifs (et signaux vocaux) au sein du groupe social de babouins olives Papio anubis, leurs asymétries et leur spécialisation hémisphérique anatomique (via IRM anatomique et de diffusion) auprès de 38 babouins depuis la naissance jusqu’à l’âge adulte; (2) sur leurs liens avec la specialisation hémisphérique associée à leurs relations sociales, incluant ainsi l’étude de celle de leurs congérères, impliquant près de 38 indidus supplémentaires ; (3) sur les asymétries cérébrales fonctionnelles des gestes et des vocalisations mesurées par imagerie optique auprès de 8 sujets entrainées Papio anubis. Tous les sujets, dont la taille optimale d'échantillon a été évaluée, sont observés dans leur groupe social respectif et ne sont mobilisés que temporairement au cours du projet sur 5 ans lors de la pose du serre-tête de l'appareil d'imagerie optique ou lors d'acquisitions d’images IRM, et ce, sous anesthésie monitorée dans les standards de sécurité et de bien-être animal avant d'être remis dans leur groupe social après le réveil.
Bénéfices attendus
L’étude de l’ontogénèse de la communication gestuelle du babouin et de sa spécialisation hémisphérique cérébrale associées à des zones homologues du langage revêt une importance cruciale pour comprendre les précurseurs phylogénétiques de l’organisation de notre système de communication, des précurseurs qui auraient été hérités à partir de notre ancêtre commun. Les recherches longitudinales sur des babouins en développement, de la naissance jusqu’à l’âge adulte, constituent une opportunité unique d'explorer les déterminants neurobiologiques potentiels du développement de la communication gestuelle. Une telle approche longitudinale étant peu réalisable sur primates humains, elle renforce l’intérêt de ses recherches, avec le babouin comme modèle incontournable, pour comprendre l’ontogénèse de la spécialisation hémisphérique associée au langage dans l’espèce humaine. De surcroît, les conclusions tirées de ces recherches peuvent avoir des implications uniques pour la compréhension du développement précoce du langage chez l'humain et enrichir notre connaissance en neurosciences cognitives, particulièrement en ce qui concerne la communication gestuelle, ses bases cérébrales et son évolution.
Procédures
Les 38 animaux adultes seront soumis à une anesthésie de 2 à 3h pour une acquisition IRM associée à une capture, un tranport en camion (2h environ aller/retour) et un isolement de 48h. Les 38 sujets suivis longitudinalement seront soumis à 6 IRM chacun. Chaque IRM impliquera également une capture, un tranport en camion et un isolement de 48h et une anesthésie de 2 à 3h pour chaque session. Un sous groupe de 8 femelles sera également utilisé pour des acquisitions d'imagerie optique (3 à 6 par animal) qui nécessitent l'installation d'un dispositif amovible sur le crâne et dans le dos. Pour chaque session, l'animal aura deux anesthésies (1 de 1h pour placer le dispositif, 1 de 20 minutes pour le retirer), 2 captures et un isolement inférieur à 24h. Aucune de ces interventions n'est douloureuse ou invasive.
Impact sur les animaux
Stress lors des captures. Transport. Anesthésie. Isolement 48h. Port du dispositif.
Devenir
A l’issue de chaque procédure, les sujets seront maintenus en vie car les acquisitions ne sont ni invasives ni douloureuses, il seront donc replacés dans leurs groupes sociaux respectifs. Ils pourront potentiellement être réutilisés dans d'autres projets en prenant en compte l'effet cumulatif.
Remplacement
Dans une problématique qui porte sur les origines, au regard de la proximité phylogénétique des primates humains et non humains, seule l'étude du modèle primate peut nous aider à détecter les précurseurs éventuels de certaines propriétés du langage et de leurs bases cérébrales chez notre ancêtre commun. Il nous est donc impossible de remplacer l’animal par un autre sujet ou une autre méthode alternative.
Réduction
Au regard de la variabilité interindividuelle anatomique des cerveaux, étudier les corrélats neuroanatomiques des comportements gestuels des babouins nécessite généralement de larges cohortes de sujets pour la collection d'images IRM. Cette étude étant pionnière sur l’approche longitudinale du développement des asymétries cérébrales de primates non-humains et leurs corrélats comportementaux, il n’existe pas d’"effect size" connu à ce jour sur ce modèle, ne permettant pas d’estimer avec exactitude le nombre de sujets idéal pour la constitution de cette base de données. Néanmoins, en fonction de résultats publiés sur les asymétries cérébrales de babouins de tout âge (n=96), un effort de réduction à 38 sujets a été estimé pertinent au regard de l’aspect répété (x6) des mesures au cours du développement. - Dans l'étude d'imagerie optique fonctionnelle, le nombre de sujets critique a été estimé en fonction des résultats publiés de travaux en imagerie cérébrale fonctionnelle menées sur primates de l’ancien monde (macaques).
Raffinement
Les animaleries font l’objet d’un planning de mise à disposition d’enrichissements adaptés à chaque espèce. Les enrichissements sont soit structurels (divers perchoirs, balançoires...), périodiques (jeux de manipulations proposés selon un rythme hebdomadaire) ou alimentaires (graines dans la litière pour fourragement, glaçons surprises, friandises...). Ce programme est supervisé par le responsable du bien-être animal et validé par la structure en charge du bien-être animal. La capture est toujours réalisée en privilégiant une méthode sans contention (ni chimique, ni physique). Les animaux sont maintenus dans le noir (effet calmant) par un cache sur la cage de transport et le compartiment du véhicule agrée est chauffé. L’IRM est une méthode non-invasive, ne causant aucune souffrance ou risque pour l’animal et ni de douleur importante apparente et est réalisée sous anesthésie générale. Pour le T0, les sujets étant des nouveaux-nés ils sont capturés avec leurs mères et sont transportées avec celles-ci. Le nouveau-né est alors temporairement séparé de samère pour l’IRM (3h max). Le temps d’anesthésie est compris entre 2 et 3h. Pendant toute l’anesthésie les individus seront surveillés et monitorés et des mesures de réchauffement sont mises en place (matelas air chaud pulsé et couverture de survie). De retour à la station, les sujets sont réintroduits dans leur groupe social et surveillés quotidiennement. Les nouveaux-nés seront suivis avec une grille de scoring spécifique pendant 3 jours. Pour la partie portant sur l'imagerie optique, les animaux seront préalablement entraînés à des tâches manuelles et ne pourront commencer qu'une fois l'entraînement terminé et répétable. Des séances de désensibilisation sans anesthésie (approche, renforcement à se laisser toucher la tête) sont mises en place en amont afin de diminuer le stress. Le dispositif sera placé sous anesthésie. Les premières sessions seront consacrées à la phase d'habituation du dispositif (de 1 à 3 sessions par sujet) et se feront donc avec un dispositif factice jusqu’au succès du processus d’habituation avant de réaliser les sessions expérimentales (3 sessions répétées) avec l'appareil d'imagerie. Les sessions seront limitées à 60 minutes (30 minutes d’anesthésie et 10-30 minutes de tâches). Les individus sont hébergés pendant toute la durée du projet en groupes sociaux. Ils seront seulement séparés de leurs groupes au moment des IRM (48h) ou pour les sessions d'imagerie optique (moins de 24h).
Choix des espèces
Dans une problématique qui porte sur les origines, au regard de la proximité phylogénétique des primates humains et non humains, seule l'étude du modèle primate non-humain comme le babouin peut nous aider à détecter les précurseurs éventuels de certaines propriétés du langage et de leurs bases cérébrales chez notre ancêtre commun. Le babouin est un modèle incontournable pour étudier l’ontogénèse de la communication et de la spécialisation hémisphérique cérébrale du langage, au regard de leur taille de cerveau (deux fois plus gros que celui du macaque par exemple), leur latéralité manuelle et gestuelle déjà documentée et associée à des latéralisations cérébrales équivalentes à celles décrites dans l’espèce humaine, et un repertoire de signaux gestuels intentionnelles uniques parmi les singes de l’ancien monde. C’est la seule espèce chez qui nous pouvons poursuivre nos recherches longitudinales initiées au cours d’un précédent projet à partir d’une cohorte de bébés en développement. Pour 38 individus, notre échantillonnage inclut 6 stades de développement de la naissance jusqu’à l’âge adulte, en passant par le stade de fin de myélinisation et de sevrage maternel : - T0 : de 6 à 15 jours : le plus tôt possible après la naissance - T1 : de 8 à 10 mois : sevrage naturel de la mère - T2 : 24 mois : stade juvénile avec une vie sociale intégrée au groupe. - T3 : de 48 à 60 mois : maturité sexuelle - T4 : à 7 ans : Adulte (plafond volume cérébrale) - T5 : à 9-10 ans : Adulte avancé Les 8 mères des nouveaux nés seront utilisées à l’âge adulte. Enfin, 30 congénères adultes (âgés entre 7 et 25 ans) seront également scannés à l’IRM. Les 8 femelles impliquées dans le projet d'imagerie optique seront d’un âge supérieur à T1 (i.e., après le sevrage) et font partie du lot du suivi longitudinal.
Effet de la phéromone apaisante ovine sur les réponses physiologiques et comportementales du mouton exposé à un stimulus aversif
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
105 brebis vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis rendues à leur troupeau d'origine. Elles subissent trois prélèvements de salive et une exposition d'environ trois minutes à un modèle de loup en plastique destiné à provoquer une réaction de peur, pour tester l'effet apaisant d'une phéromone dans un contexte de protection des troupeaux contre la prédation. Le porteur attend une réaction de vigilance et de stress, et prévoit des habituations pour la limiter. Il affirme que la cascade physiologique et comportementale visée ne peut s'observer que sur un animal entier.
Objectifs
Ce projet de recherche s’inscrit dans la problématique globale de cohabitation entre le loup et les éleveurs ovins. La population lupine, estimée à 1104 individus en 2023, serait en effet responsable de la mort de plus de 10.000 animaux d’élevage par an. Des méthodes de protection des troupeaux existent, effarouchement, chiens de protection, présence humaine, clôture électrifiée mais elles ne garantissent pas toujours la protection du troupeau. Notre stratégie de recherche dans ce contexte est de favoriser au niveau même de l’animal mais aussi de son troupeau, l’expression d’un comportement naturel de défense, le flocking (agrégation des animaux). Il a en effet été observé en milieu naturel, que ce comportement pouvait déstabiliser le loup puisqu’il rend plus difficile l’identification et l’isolement d’un individu en particulier. Favoriser ce comportement et la cohésion du troupeau permettrait donc d’ajouter une mesure de protection au niveau même de chaque individu. Par ailleurs, il est important de noter que les conséquences de la prédation par le loup ne s’arrêtent pas aux brebis prédatées mais que les brebis témoins d’une attaque peuvent également faire des arrêts cardiaques ou avorter à cause du stress subi. Nous pensons que l’utilisation d’une phéromone apaisante pourrait être une solution pertinente pour limiter d’un côté le stress de l’attaque et favoriser de l’autre la cohésion du troupeau (flocking). En effet, sur d’autres espèces animales, l’utilisation de phéromones apaisantes a montré un effet significatif sur les réactions de peur ou d’anxiété. C’est le cas chez le cheval et le chien, où l’utilisation d’une phéromone apaisante permet de moduler les conséquences physiologiques et comportementales de l’exposition à une situation effrayante. Chez les cochons, cela permet de limiter la sécrétion de cortisol chez des individus soumis à un stress social. Ainsi, selon nous et selon les précédents résultats obtenus sur différentes espèces, la phéromone apaisante de brebis pourrait permettre de limiter les réactions de stress. Elle permettrait ainsi à l’animal d’exprimer un comportement adéquat, c’est-à-dire de limiter les comportements à risques (animal qui panique et saute d’une barre rocheuse, ou qui s’éloigne du troupeau et deviens une proie facile pour le loup) et de favoriser la cohésion sociale et donc le flocking des animaux.
Bénéfices attendus
Nous attendons de ce projet, une meilleure compréhension de la communication chimique chez les ovins en particulier dans un contexte d'alerte et de simulation de la présence d'un prédateur. Si cette expérimentation valide l'efficacité de la phéromone apaisante de brebis, cela nous permettra à terme de proposer aux éleveurs ovins une solution naturelle et sans danger pour moduler les conséquences de la présence du loup sur leurs troupeaux. En effet, l'utilisation de phéromones pourra s'ajouter aux autres pratiques de protection des troupeaux (barrière, chien, effarouchement) mais avec pour approche originale d'agir à l'échelle du troupeau et même au niveau de chaque individu.
Procédures
Les 105 brebis seront soumises à trois prélèvement de salive: 1 fois pour les habituer à la procédure et 2 fois pour le dosage de cortisol, chaque prélèvement dure 30 secondes et est indolore pour l'animal puisqu'il s'agit d'introduire une salivette souple dans la bouche de l'animal afin de récupérer sa salive. Les 105 brebis seront exposées à un modèle grandeur nature de loup pour une durée totale de 3 minutes et 10 secondes.
Impact sur les animaux
Nous nous attendons à ce que l'exposition des brebis à un modèle en plastique de prédateur (loup) induise une réaction de vigilance et de stress chez l'animal. Néanmoins, en nous basant sur la littérature, nous estimons que 4 minutes après la fin de l'exposition au modèle de loup les brebis reprendront une activité normale. Par ailleurs, des travaux réalisés sur la peur chez les brebis, ont mis en évidence que le fait de tester les animaux en groupe diminue fortement l'intensité de la réaction comportementale observée, testant nos animaux en trios, nous nous attendons à n'observer que très peu de réactions extrêmes du type brebis qui essaie de s'enfuir de l'enclos. Les prélèvements salivaires nécessiteront une contention courte de l'animal (
Devenir
Retour de l'ensemble des animaux dans le troupeau d'origine dans l'exploitation commerciale partenaire
Remplacement
L’objectif du projet étant de caractériser la réponse physiologique et comportementale de brebis, aucune alternative à l’expérimentation animale n’est possible. En effet, s'il est possible d'évaluer la réponse des cellules olfactives à la phéromone apaisante, par imagerie calcique par exemple, cela nécessite tout de même la récupération de neurones au niveau de l'organe voméro-nasal de l'animal et cela ne nous donnera aucune information quant à la cascade physiologique et comportementale induite par l'exposition à cette phéromone ce qui est ici l'objectif du projet scientifique. En effet l'observation de ces cascades n'est possible que sur un animal entier pleinement capable d'exprimer tout son répertoire comportemental.
Réduction
Concernant l’effectif de 105 brebis, cela nous permet de créer 35 trios de brebis, 17 « traitement A » et 18 « Traitement B » (le test se faisant en aveugle nous ne saurons pas la nature du traitement reçu par chaque animal avant la levée de l'aveugle). Ce nombre devrait être suffisant pour prendre en compte la variabilité individuelle de chaque brebis dans sa réponse au stimulus aversif mais aussi la variabilité de dynamique des trios de brebis. C’est la première étude sur la phéromone apaisante de brebis (SAP), nous n’avons pas de données préliminaires permettant un calcul de puissance, néanmoins cet effectif permettrait d’obtenir une puissance de test de 85% dans le cas où la SAP permettrait d’augmenter de 20% la proportion de brebis qui « flockent ».
Raffinement
Différents moyens seront mis en œuvre pour limiter le stress chez les animaux soumis à la procédure : les tests seront réalisés dans le bâtiment d’élevage qui est connu des animaux et des habituations à l’arène de test ainsi qu’aux prélèvements de salive sont prévues. Par ailleurs, les animaux ne seront jamais isolés socialement puisque les tests se feront par groupe de 3 avec des individus qu'elles connaissent puisque issus du même troupeau. Les animaux étant manipulés chaque jour, un examen visuel de leur état général sera réalisé pour nous assurer de leur bon état de santé. En dehors des périodes de test dans l'arène, les niamux seront hebergés en groupes de 24 à 27 individus.
Choix des espèces
Testant l’effet d’une phéromone de brebis sur les réactions de peur des moutons, il est nécessaire de tester le sémiochimique sur l’espèce à laquelle il est destiné. Les brebis impliquées dans ce protocole auront toutes 1 an et demi et seront toutes nullipares et non-gestantes. Ces critères sont importants puisque chez les ovins on sait que l'âge mais aussi la parité (nullipare/primipare/multipare) a une influence sur les réactions de peur des animaux. Par ailleurs, nous ne voulons pas travailler avec des brebis gestantes, par soucis de sécurité pour l'agneau à naître. Travailler avec des animaux ayant tous le même âge et le même stade physiologique diminuera la variabilité inter-individuelle dans la réponse comportementale attendue.
Effet de l’activation du système ocytocinergique sur les consequences d’une alcoolisation intermittente de rats mâles et femelles, stressés en période périnatale
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
328 rats vont être utilisés, dont 308 tués à l'issue et 20 femelles reproductrices gardées pour réutilisation, dans des procédures classées en souffrance modérée à sévère. Dix femelles gestantes subissent un stress prénatal, et la descendance est soumise à des alcoolisations répétées de l'adolescence à la vieillesse, à des injections quotidiennes et, pour 72 animaux, à une chirurgie d'implantation pour enregistrement du sommeil. Le porteur teste un agoniste de l'ocytocine, la carbétocine, sur les conséquences de l'alcoolisation, en présentant la modélisation animale comme "indispensable". Il décrit ce modèle de rat stressé en période périnatale comme documenté depuis 1995 par l'équipe.
Objectifs
L’alcoolisation est un problème de santé publique majeur et un symptôme majeur et dramatique de l'alcoolisation est représenté par l’altération chronique de la qualité du sommeil, indicateur principal du bien-être d'une personne. A l’heure actuelle, les thérapies pharmacologiques approuvées dans les soins médicaux de l’alcoolisation présentent des nombreux effets secondaires ainsi qu’une efficacité limitée. Pour cette raison, le besoin d'interventions supplémentaires et innovantes à action bio-pharmacologique et donc avec effets secondaires réduit, est très important. Dans ce cadre le ciblage de l'ocytocine qui avec le glutamate, est le neurotransmetteur majeur intervenant dans la régulation de la sensibilité aux addictions et troubles du sommeil, a gagné un intérêt considérable au cours des dernières années en tant que nouveau traitement potentiel de l'alcoolisme. Ce projet se propose d'utiliser un modèle animal translationnel tel que le rat stressé périnatalement (rat PRS) qui présente des troubles du sommeil et une vulnérabilité accrue aux drogues et de developper par des approches interdisciplinaires, de nouvelles interventions thérapeutiques vis-vis de l’alcoolisation ayant une action commune sur le système anti-stress de l’ocytocine. En particulier, nous allons prendre en compte l’efficacité d’une biomolécule comme la carbétocine puissant agoniste de l’ocytocine et ayant comme molécule de référence l’ocytocine. Les objectifs spécifiques du projet sont les suivants : 1) déterminer l'efficacité de la correction par la carbétocine sur l’alcoolisation, et 2) d'explorer la récupération du sommeil et l'augmentation de la résilience en prenant en compte les différences sexuelles dans un modèle de programmation précoce des maladies de l’adulte comme le rat PRS.
Bénéfices attendus
Comprehension de l'impact à long terme de l'alcool et son intéraction avec le système ocytocinergique, le stress précoce et les différences sexuelles.
Procédures
Parmi les 20 femelles reproductrices, 10 d'entr'elles seront soumis au stress gestationnel pendant les 10 derniers jours de gestation.Tous les animaux expérimentaux issus de la réproduction seront exposés au protocole d'alcoolisation et de traitement pharmacologique , soit 288 animaux repartis comme suit : 144 rats PRS, dont 72 mâles et 72 femelles, et 144 rats non- PRS, dont 72 mâles et 72 femelles. Durée alcoolisation -3 alcoolisations : l'alcoolisation aura lieu à l'adolescence, âge adulte et au vieillissement de manière intermittente, 1 jour sur deux pendant 4 heures pour une durée de 3 semaines pour chaque période ; durée traitement pharmacologiques : 3 semaines d'injections i.p 1 fois/jour; temps d'injection prevu 3 minutes ; Un groupe d'animaux sera soumis à des prelevements sanguins par la queue afin de mesurer les hormones dans le sang et à une procédure de chirurgie implantaire pour l'enregistrement polysomnographique. Il s'agit de 72 animaux repartis comme suit : 36 rats PRS, dont 18 mâles et 18 femelles 36 rat non- PRS, dont 18 mâles et 18 femelles. Durée prelevements sanguins par la queue : la procédure entière de stress-retour à la cage dure 2heures pour 4 prelevements à T0-T30-T75-T120; le geste technique du prélévement par la queue ne prends pas plus que 3 minutes ; durée de la chirurgie : 2 heures; Tous les animaux seront soumis a des test comportementaux non invasifs (durée entre 5 et 15 minutes)
Impact sur les animaux
Au niveau des mères gestantes: Le protocole rallentit l'evolution pondérale au cours de la gestation et reduit la qualité du comportement maternel. Au niveau des descendants : Pour les 72 animaux qui subissent la procédure sevère de chirurgie implantive, la douleur potentielle sera évitée en réalisant l'acte chirurgical sous anesthesie génénérale et en réalisant des injections sous-coutanées d'antalgique Meloxicam (METACAM, 0.2 mg/kg) 1 heure avant l'incision chirurgicale, ainsi que dans les 12 apres l'opération. Pour les autres animaux, pas d'effets indésirables attendus.
Devenir
308 animaux seront mis à mort pour prélèvement d'organes/tissus et 20 animaux seront gardés en vie pour réutilisation.
Remplacement
La modélisation animale est indispensable pour recréer les conditions exposées ci-dessus, car il s’agit de mesurer des éléments intégrés de la molecule au comportement chez l'animal in vivo, en associant stress périnatal et exposition à l’alcool à l’adolescence, à l’âge adulte et au cours du vieillissement. Aucune méthode alternative in vitro ou de substitution permet de predire les réponses comportementales et biochimiques que nous souhaitons explorer chez l'animal in vivo.
Réduction
24 rats/groupe/sexe/traitement pharmacologique sont nécessaires pour étudier la variabilité interindividuelle des réponses au traitements à l’alcool et ensuite la réponse au traitement pharmacologique. Les résultats seront groupés par sexe afin de déterminer les différents effets d’une part du stress/non stress et d’autre part de la prise chronique d’alcool. Une comparaison également suivant le sexe sera effectuée. L’analyse statistique de type ANoVA multi-factorielle, ainsi que les comparaisons multiples en post-hoc tiendront compte des effets du stress/sexe/alcool.
Raffinement
Les animaux seront nourris ad libitum avec accès libre à l’eau de boisson. L'enrichissement de cages, consiste en un melange en partie égales de sciure de bois et cellulose et l'ajout d'un batonnet de bois à grignoter toutes les semaines. Les rats, que ce soit lors de la période de reproduction ou lors des traitements, seront surveillés tous les jours jours afin d'évaluer l'état général (peau, poil, muqueuses, yeux), le comportement et le poids (pesée 1/semaine). Pour les 72 animaux qui subissent la procédure sevère de chirurgie implantive, la douleur potentielle sera évitée en réalisant l'acte chirurgical sous anesthesie génénérale et en réalisant des injections sous-coutanées d'antalgique Méloxicam (METACAM) 1 heure avant l'incision chirurgicale, ainsi que dans les 12h apres l'opération. Pour tous les animaux, la présence de signes cliniques sera évaluée regulierement au moment du contrôle et/ou de la manipulation quotidienne, à l'aide d'une grille de scoring precedemment établie en annexe de la saisine. Les points limites seront differenciés selon la gravité par un code couleur. L'exclusion du protocole se fera en presence d'un seul signe clinique " rouge" (prostrations, tremblements, saignements, désydratations averée, perte de poids > 10% du poids corporel ..); en presence de 2 points limites" orange" (lésion superficielle, troubles moteurs, gonflement abdominal, reduction ou absence de prise de boisson et prise alimentaire..) et de 4 points limites "bleu" (agitation, aggression, poils herissé, vocalisations ..) . Dans ce dernier cas, l'animal sera d'abord isolé et surveillé, et si aucune amélioration n'est observée suit à la mise en place de mesures correctives , celui-ci sera mis à mort. L' euthanasie se fera par une augmentation progressive de la concentration en CO2. Enfin, seul le personnel habilité en expérimentation animale réalisera l’ensemble du projet.
Choix des espèces
L'étude des effets comportementaux et neurochimiques de l’alcool ou lors d’un stress au sein d'un organisme entier n'est possible que sur un modèle physiologique intégré. Il est nécessaire de disposer de modèles animaux correspondants aux paramètres et aux symptômes qu'on souhaite étudier. C'est bien ici que repose l'intérêt du modèle de rat PRS présentant par rapport aux animaux témoins une exacerbation des comportements de type émotionnel, vulnérabilité aux drogues et déficits mnésiques et d’apprentissage. Ce type de protocole expérimental permet à la fois d'évaluer la spécificité du traitement à l’alcool sur les symptômes comportementaux et biologiques ciblés. Par ailleurs, il s'agit d'un modèle bien décrit et documenté, développé depuis 1995 par l'équipe.Le comportement d'alcoolisation sera étudié pendant l'adolescence, période critique au cours du quel le processus de maturation n'est pas terminé et donc les effets de l'alcool sont très perturbateurs, à l'âge adulte pour etudier en quel mesure une consommation d'lacool pendant le developpement peut predire le degrée de consommation d'alcool à l'âge adulte ainsi que au vieillissement pour étudier les conséquences à long terme.
Insulinorésistance associée à la dépression : une étude expérimentale sur un modèle murin de stress chronique léger imprédictible.
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système nerveux
102 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures classées en souffrance sévère. Le protocole repose sur l'induction d'un état dépressif par stress chronique léger imprévisible, avec quatorze mesures de glycémie par animal, des jeûnes et des tests comportementaux, le porteur admettant que perte d'appétit, apathie, déshydratation et perte de poids sont probables. Il reconnaît que "le raffinement sera limité du fait de l'objectif du projet", l'induction d'une symptomatologie dépressive. L'étude vise à explorer le lien entre dépression et résistance à l'insuline, les pistes de traitement étant annoncées comme potentielles.
Objectifs
Les personnes qui souffrent de dépression majeure présentent un risque plus important de maladies cardiovasculaires, d’obésité, et de diabète de type 2. La principale hypothèse expliquant ce risque plus élevé est la perturbation de l’action périphérique de l’une des hormones qui régule l’équilibre du glucose (sucre) dans le sang, à savoir l’insuline. On parle alors de résistance à l’insuline ou insulino-résistance. Cette résistance à l’insuline est fréquente chez les personnes qui souffrent de dépression. Comme autre hypothèse, certains scientifiques ont évoqué le rôle d’un système spécifique impliqué dans la modulation de l’activité des neurones : le système endocannabinoïde (SEC). Le SEC est constitué de molécules appelés ligands (on parle de cannabinoïdes), qui se fixent sur des récepteurs (CB1R et C2BR) et qui peuvent être (les ligands) détruites par d’autres molécules appelées enzymes spécifiques. Certains travaux de recherche ont montré qu’avec l’activation du SEC, on observe les mêmes perturbations (troubles) du métabolisme que l’on rencontre chez les personnes souffrant d’obésité et/ou de diabète. Par contre, les études qui ont évalué le SEC chez les personnes avec dépression (pour savoir s’il était hyperactivé ou l’inverse), ne sont pas tombées sur des conclusions similaires, même si la tendance penche vers une faible activité des récepteurs CB1R dans le cerveau des personnes avec dépression sévère. Au vu des éléments évoqués plus haut, étudier le SEC dans la dépression semble avoir un intérêt, pour déterminer si le SEC ne constitue pas une explication du risque plus élevé de maladies cardiovasculaires / métaboliques en cas de dépression majeure. Une étude de ce type nécessite de pouvoir induire une dépression chez des animaux de laboratoire, notamment des rongeurs, et l’une des méthodes validées dans ce sens est le stress chronique léger imprédictible (SCLI). Ainsi, nous envisageons un travail ayant pour objectif de d’induire une dépression chez des souris (par SCLI), et d’explorer les paramètres métaboliques en lien avec la résistance à l’insuline. Nous pourrons ensuite étudier et modifier l’activité du SEC chez les souris avec symptomatologie dépressive et résistance à l’insuline, tout en évaluant si cette modification du SEC a un effet bénéfique sur le plan métabolique. L’idée est de savoir si en situation de dépression avec troubles cardiométaboliques, une action sur le SEC peut avoir des bénéfices sur la santé cardiovasculaire
Bénéfices attendus
La dépression majeure (encore appelée dépression caractérisée), constitue un problème mondial de santé publique à travers sa morbidité (et le handicap psychique qu’il occasionne), mais également sa mortalité. Cette dernière est relative au suicide mais également aux évènements cardiovasculaires, eux-mêmes liés à des altérations cardiométaboliques ayant comme clé mécanistique la résistance à l’insuline. A l’heure actuelle, les éléments de physiopathologie qui associent l’insulino-résistance à la dépression ne sont pas totalement connus, ce qui pourrait expliquer l’absence de marqueurs biologiques spécifiques à l’association dépression – insulino-résistance. De plus, les axes actuels de prise en soin (pharmacologiques ou non) des perturbations cardiométaboliques (obésité, diabète, dyslipidémie, hypertension artérielle) chez les patients avec dépression majeure semblent insuffisants. L’exploration du SEC sur un modèle murin de dépression, l’analyse de l’association entre les modifications du SEC et la résistance à l’insuline, ainsi que la modulation de ce système, pourraient contribuer à renforcer les connaissances actuelles sur le sujet. Un travail de cet ordre permettrait potentiellement de compléter les notions sur les mécanismes de l’insulino-résistance dans la dépression, mais également d’ouvrir des pistes de traitements pharmacologiques destinés à réduire le fardeau des pathologies cardiométaboliques. Ces traitements seraient des inhibiteurs de l’activité du SEC notamment en périphérie (bloqueurs sélectifs du CB1R) ou alors des activateurs du SEC (agonistes CB1R ou inhibiteurs des enzymes de dégradation du SEC), en fonction des perturbations du SEC qui seront retrouvées.
Procédures
Pour chaque test de glycémie, un prélèvement sanguin sera effectué afin de doser la glycémie à l’aide d’un glucomètre. Ce type de prélèvement durera 3-4 secondes et aura lieu 14 fois par animal (2 x 7 prélèvements à 5 jours d’intervalle). Pour ces tests faisant intervenir une mesure de glycémie, un hébergement individuel de 6h préalable sera nécessaire pour effectuer un jeun. Les tests en eux-même dure 2h, l’hébergement individuel total sera de 8h. Pour les tests comportementaux, ceux-ci sont indispensable afin de pouvoir évaluer l’induction du syndrome dépressif. Aucun prélèvement ne sera effectué, la nuisance principale de ces tests étant l’isolement (30 minutes à 2h en fonction du test). Chaque test n’aura lieu qu’une seule fois.
Impact sur les animaux
Le présent travail a pour base l’induction d’une symptomatologie dépressive, à travers des stress répétés, d’intensité légère, de survenue aléatoire pour les animaux. Il est de ce fait possible voire probable que les animaux que nous enrôlerons présentent des manifestations comportementales telles qu’une perte d’envie, une diminution de l’appétit, une baisse d’énergie, une apathie, une diminution de l’élan vital. Dans le même sens, il subsiste un risque de déshydratation et de perte pondérale. Ainsi, l’état général des souris sera surveillé quotidiennement.
Devenir
Les animaux sont mis à mort à la fin de la procédure afin de procéder aux analyses post-mortem et déterminer les mécanismes d’actions mis en jeux.
Remplacement
La dépression et les maladies cardiométaboliques auxquelles elle peut être associée, peuvent être vues dans une approche systémique, avec des conséquences négatives sur de nombreux tissus et organes. Afin d’explorer au mieux cette dimension multi-systémique, il est indispensable de travailler sur l’organisme vivant en entier ce qui justifie ainsi la nécessité de réaliser des expérimentations in vivo. Ainsi, aucun modèle cellulaire ne peut être utilisé pour substituer totalement l’utilisation de modèles animaux. En revanche, l’utilisation de lignées cellulaires in vitro nous permettra de réduire le nombre d’animaux dont nous aurions initialement eu besoin pour les études mécanistiques.
Réduction
Pour réaliser ce travail, nous avons choisis la souche de souris la plus utilisée dans la littérature (dans d’autres travaux de recherche) dans le sens du SCLI. Aussi, les paramètres morphologiques et l’âge des souris, tout comme les stresseurs et la durée totale du SCLI, sont définis dans notre travail sur la base des études antérieurement publiées. Toutes ces précautions ont pour but de contribuer à réduire au maximum le nombre de souris que nous aurons à utiliser.
Raffinement
Avant la mise en application des épreuves constitutives du SCLI (mise en œuvre de la procédure de stress), et ce pendant deux semaines, les animaux seront placés par groupes de cinq dans des cages avec contrôle de la température et de l’humidité, avec un accès ad libitum à la nourriture et à l’eau de boisson, et des alternances lumières/obscurité de 12h. Cependant, le raffinement sera limité du fait de l’objectif du projet, en l’occurrence l’induction d’une symptomatologie dépressive. Toutefois, nous avons mis en place une échelle de points limites adaptés avec un arbre décisionnel et des critères d’arrêt de souffrance.
Choix des espèces
L’étude d’une pathologie a pour but d’en comprendre les mécanismes afin d’établir des stratégies thérapeutiques applicables à l’espèce humaine. Dans ce sens, dans le cadre de la recherche fondamentale, il paraît déterminant de choisir un modèle animal dont la physiologie et la physiopathologie sont le plus proche possible de celles de l’Homme. C’est le cas pour la souris, qui sur le plan neurobiologique et métabolique, présente de multiples similarités avec de l’Homme. De plus, cette espèce animale fait partie des espèces les plus étudiées dans la littérature scientifique, notamment en ce qui concerne les maladies mentales (dont la dépression et la schizophrénie), ce qui diminue le risque de duplication inutile de travaux et veille à réduire au mieux le nombre d’animaux utilisés. L’induction de la symptomatologie dépressive par stress chronique léger imprédictible sera réalisée chez des souris de douze semaines. Ce stade correspond à des souris jeunes adultes et est idéal pour induire tout type de conditionnement chez la souris puisque d’après la littérature, ce type d’expérimentation montre son efficacité maximale chez des animaux âgés de 12 à 20 semaines. Considérant une durée de stress de six semaines, les souris CUMS et non-CUMS seront âgées de 18 semaines à la fin de la procédure de SCLI. Les tests comportementaux inhérents à la vérification de la validité du modèle seront réalisés dans les deux semaines après chez toutes les souris, et les prélèvements finals à 20 semaines de vie. De façon pratique, nous travaillerons de façon successive sur des lots de quatre souris. En résumé (pour chaque lot de souris) > Souris sélectionnées à 10 semaines > Phase pré-SCLI de deux semaines > Souris âgées de 12 semaines au début du SCLI > Souris âgées de 18 semaines à la fin du SCLI et au début des tests comportementaux pour tous les animaux > Souris âgées de 20 semaines à la fin des tests comportementaux et mise à mort
Mécanismes des récepteurs du glutamate dans le fonctionnement des circuits neuronaux et le comportement chez la souris 2/2
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
2104 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance léger à sévère, dont 752 en gravité sévère. Elles subissent une ou deux chirurgies du cerveau, implantation d'électrodes de deux à six heures et injection de virus, puis des enregistrements neuronaux pendant l'éveil et le sommeil et des tests comportementaux aversifs, pour étudier des récepteurs du glutamate liés à la mémoire de la peur et à l'anxiété. Le porteur qualifie ces procédures comportementales de "modérément aversives et brèves" sans détailler les tests, et signale des douleurs postchirurgicales, des risques anesthésiques et un isolement. Il affirme qu'aucune méthode sans animaux ne préserve un réseau neuronal intact, les retombées contre les troubles anxieux étant renvoyées au long terme.
Objectifs
Le projet se déroulera dans deux EU différents. La présente demande concerne un projet préalablement autorisé pour lequel nous devons effectuer une étape nécessitant une expertise spécifique non disponible en interne. Aucun animal supplémentaire n'est ajouté à ce projet par rapport au projet principal déjà autorisé. Le projet vise à l’étude des récepteurs ionotropiques du glutamate, qui font partie d’une grande famille de récepteurs aux neurotransmetteurs activés par le glutamate et fortement présents dans le cerveau des vertébrés. Ces récepteurs du glutamate jouent un rôle central dans la communication entre neurones et dans les processus cognitifs tels que l’apprentissage et la mémoire. Les récepteurs du glutamate étant impliqués dans de nombreuses pathologies neurologiques et psychiatriques (épilepsie, neurodégénérescence, troubles cognitifs), constituent des cibles thérapeutiques à fort potentiel. L’objectif de ce projet est d’évaluer et comprendre le rôle et l’importance de la régulation d’une sous-population de récepteurs du glutamate dans le fonctionnement des circuits neuronaux et le comportement, dans un cadre physiologique et pathologique. Il s’agira notamment de comprendre l’importance de ces récepteurs dans la formation et la stabilisation des souvenirs associant un contexte à une émotion donnée et leur implication dans les comportements liés à l'anxiété. Nous voulons comprendre si et comment ces récepteurs participent à la réactivation et la coordination de plusieurs structures cérébrales pendant l'exécution et la consolidation des souvenirs aversifs dépendante du sommeil. Pour cela, nous réaliserons des enregistrements in vivo chez des souris libres de leurs mouvements et endormies. L'identification des processus de formation de souvenirs émotionnels est essentielle pour comprendre comment ces processus sont affectés dans la maladie. Ce projet devrait permettre des avancées scientifiques sur les mécanismes et la diversité des récepteurs du glutamate, sur la régulation des signalisations neuronales et des fonctions cérébrales et comportementales associées. Notre travail ouvrira de nombreuses perspectives tant avec des implications importantes sur notre compréhension de la neurotransmission et le développement de nouveaux agents protecteurs contre les troubles neurologiques et psychiatriques. Ainsi des retombées sont attendues tant dans le domaine fondamental qu’appliqué (développement de nouvelles stratégies thérapeutiques).
Bénéfices attendus
Les troubles anxieux sont des troubles psychiatriques très répandus et constituent une préoccupation croissante pour la santé publique mondiale. Ces troubles touchent environ 15 à 20 pourcent de la population à un moment ou un autre de leur vie. Ils sont aussi systématiquement associés à des troubles du sommeil, considérés soit comme une cause, soit comme une conséquence des symptômes. Ce projet de recherche fondamentale utilisera des modèles animaux pour développer nos connaissances sur les mécanismes neurophysiologiques précis potentiellement affectés chez les patients humains. A long terme, il permettra ainsi de développer et de mettre en œuvre des stratégies thérapeutiques précises de prévention et de guérison axées sur le sommeil dans les troubles anxieux.
Procédures
Les animaux provenant de notre établissement seront impliqués dans 2 transports (aller et retour). Selon la procédure considérée, les animaux seront soumis à un ou deux types de chirurgie au niveau du cerveau (implantation d’électrodes (2-6h) et/ou injection de virus (1h30)) avec ou sans enregistrement de l’activité des neurones pendant l’éveil et le sommeil sur animal vigile (2 à 8 h, 1x/jr) avec ou sans comportement (1h maxi / jr). Ainsi, 3 options peuvent se présenter : 1) comportement 2) injection de virus + comportement 3) injection de virus + implantation d’électrodes + enregistrement de l’activité des neurones + comportement. Seule l'injection de virus sera réalisée dans notre EU(2). L'ensemble des autres procédures est réalisé dans l'EU1. A la fin de chaque procédure, il sera réalisé sur chaque individu une euthanasie selon une méthode réglementaire qui, selon les besoins, pourra permettre des prélèvements et analyses ultérieurs (10min). L’ensemble des actes (hors enregistrement de l’activité neuronale et comportement) est réalisés sous anesthésie et analgésie.
Impact sur les animaux
Nous détaillons ci-dessous l’ensemble des dommages prévus dans ce projet. Nuisances induites par les actes effectués : chirurgie du cerveau : implantation d’électrodes et injection de virus (légère perte de poids, problème de cicatrisation et douleur post-chirurgicale pendant 48h) ; risques anesthésiques (hypothermie, détresse respiratoire, arrêt cardio-respiratoire, etc) ; isolement nécessaire à la préservation des électrodes (stress modéré) ; comportement (stress modéré) ; 2 transports entre les établissements utilisateurs (source de stress) ; identification génétique des animaux réalisés par prélèvement de quelques millimètres à l’extrémité de la queue (douleur légère et stress de courte durée).
Devenir
Les animaux seront euthanasiés à l’issue de chaque procédure, au sein de l'établissement d'origine des animaux, afin de réaliser des analyses histologiques (prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem). Ce projet est réalisé sur deux établissements et a déjà été autorisé pour l'établissement n°1. Aucun animal supplémentaire n'a été ajouté.
Remplacement
Un impératif concernant les études sur récepteurs natifs est de conserver l’intégrité d’un réseau neuronal afin de préserver les connections synaptiques. A ces fins, il n’existe, à ce jour, aucune méthode alternative à l’utilisation de modèle rongeurs. Les techniques d'enregistrement chroniques sont invasives et ne peuvent être effectuées chez l'homme chez le sujet sain. Elles sont utilisées chez des patients épileptiques dont l'activité cérébrale est par conséquent anormale. Ceci ne permet pas d'effectuer des études systématiques car le placement des électrodes est dicté par l'impératif médical. D'autre part, l'état des connaissances actuelles et la puissance requise d'un point de vue technologique ne permettent pas de modéliser le fonctionnement de ces réseaux sur ordinateur.
Réduction
Les enregistrements électrophysiologiques de grande ampleur in vivo permettent d'enregistrer un grand nombre de neurones simultanément, ce qui augmente la puissance statistique des analyses et permet de réduire le nombre d'animaux utilisés. Pour les tests comportementaux, le nombre d'animaux proposé reste standard par rapport à la littérature existante. Le couplage entre électrophysiologie in vivo et comportement permet également de corréler les résultats comportementaux des individus avec leur activité neurale. Ceci permet de s'affranchir partiellement du problème de variabilité individuelle et de réduire le nombre d'animaux. Le calcul du nombre d’animaux a également été réalisé en fonction des travaux précédents. Au total, sur 5 ans, ce projet de recherche impliquera 2104 animaux: dont 1920 impliquées sur ce site.
Raffinement
Après leur réception, les animaux sont habitués aux expérimentateurs par une manipulation bienveillante pendant 5jrs (5min) de manière à réduire le stress lors des procédures. Sauf si cela n’est pas approprié, toutes les procédures expérimentales du projet sont pratiquées sous anesthésie générale ou locale en recourant à des analgésiques. Les enregistrements en soi ne sont pas douloureux. Les administrations et prélèvements seront effectués conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. Les animaux seront hébergés en groupes ou individuellement et disposeront d’un enrichissement de nidification. Une surveillance quotidienne sera réalisée pour vérifier la bonne santé des animaux et les points limites définis. Avant le début de chaque procédure l’animal sera pesé et son état général contrôlé. En cas de signe de douleur, les animaux seront exclus du protocole. Les procédures comportementales sont modérément aversives et brèves et n'induisent pas d'angoisse sur le long-terme.
Choix des espèces
Le choix de la souris est scientifique : il s’agit d’un mammifère de petite taille, au cycle de vie reproductif rapide et qui possède un système nerveux central ‘développé’. La souris est un modèle classique pour l'étude de la physiologie des réseaux neuronaux en lien avec le comportement. Sa robustesse et ses capacités d'apprentissage la qualifient comme un modèle idéal d'étude de la mémoire chez les mammifères. Nous utiliserons des souris non génétiquement modifiées et des souris génétiquement modifiées dans le cadre de ce projet. Ces souris se développent normalement et ont un comportement général sans anomalies évidentes. Seules des souris au stade adulte seront utilisées pour ce projet (à partir de 6 semaines), plus alertes et plus prompts à explorer leur environnement que les animaux âgés.
Elevage avec identification et génotypage invasifs
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
20 000 souris génétiquement modifiées, issues d'une trentaine de lignées, vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, dans le seul but d'être identifiées et triées selon leur génotype. Entre 7 et 21 jours pour la plupart, les souriceaux reçoivent un tatouage sur un doigt ou une puce sous la peau, puis subissent une biopsie du bout de la queue, sans anesthésie ni anesthésique local, que la mère lécherait selon le porteur. Celui-ci qualifie l'ensemble de "double geste technique invasif", tout en affirmant que le tatouage et la puce permettent "de ne pas mutiler les animaux". Les souris au génotype recherché partent en expérimentation ou en reproduction, les autres vers d'autres projets ou des formations, et celles qui ne trouvent aucun usage sont tuées.
Objectifs
L'objectif de cette demande est d’identifier et de génotyper l'ensemble des animaux génétiquement altérés produits dans notre Etablissement Utilisateur, le génotypage permettant d'identifier les animaux porteurs d'une modification génétique d'intérêt. Il s’agit d’un double geste technique invasif qui consiste en un tatouage digital ou en l’implantation d’une puce d’identification, suivi d’une biopsie de queue réalisé sur animal âgé de 7 à 21 jours. Cette demande d’identification et de génotypage se justifie par la nécessité de : - sélectionner les animaux d’intérêt pour l’expérimentation (inclus dans d'autres demandes d'autorisation de projet) - sélectionner les animaux d'entretien des colonies - sélectionner les animaux pour la formation, le maintien des compétences, les prélèvements d’organes ou de tissus pour des études ex vivo. Cette demande couvre environ une trentaine de lignées de souris.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus de la procédure d’identification et de génotypage sont de permettre une sélection des animaux d’intérêt, à la fois pour l'élevage, la formation, le maintien des compétences, les prélèvements d'organes ou de tissus pour études ex vivo. L’identification par tatouage/pucage permet : - d’identifier individuellement les animaux ; - d’identifier un grand nombre d’animaux ; - d’identifier les animaux de manière permanente ; - de ne pas mutiler les animaux ; - d’éviter le recours à l’anesthésie. Le génotypage par biopsie de l’extrémité de la queue permet : - l’obtention de résultats fiables; - de minimiser les risques de contaminations entre échantillons ; - d’éviter le recours à l’anesthésie.
Procédures
Les animaux identifiés et génotypés sont soumis 1) à l'implantation en sous-cutané d'une puce ou en un tatouage digital ) 2) à une bisopsie du bout de la queue. L'implantattion d'une puce est réalisée une seule fois et le geste dure une dizaine de seconde. Le tatouage est réalisé une seule fois et la contention dure de 30sec à 1 min. La bisopsie de queue est réalisée une unique fois et dure 5sec.
Impact sur les animaux
le tatouage ou l'implantation d'une puce d'identification et la biopsie de queue peuvent entraîner une légère douleur. La contention de l'animal durant ces gestes peut être source de stress. Dans de très rares cas, certains effets indésirables supplémentaires peuvent survenir : hémorragie, rejet du nouveau-né par la mère, modification du comportement liée à la douleur.
Devenir
Les animaux ayant un génotype d'intérêt partirons en expérimentation ou seront utilisés pour perpétrer l'élevage. Les animaux dont le génotype n'a pas d'intérêt scientifique seront utilisés dès que possible dans d'autres projets ou pour formation. Les animaux ne pouvant être utilisés dans les projets, les formations ou l'élevage seront euthanasiés.
Remplacement
A ce jour, les prélèvements non invasifs à base de salive ou de poils ne permettent pas de procéder à l'identification d'animaux génétiquement modifiés de façon fiable. Un doute sur les résultats conduirait à la nécessité de procéder à nouveau à des prélèvements. Une erreur se traduirait par la mise en accouplement d’animaux n’ayant pas les caractéristiques attendues. Cela impliquerait : une augmentation du nombre d’animaux produits inutilement ; la naissance d’animaux non viables ; l’utilisation d’animaux génétiquement sans intérêt dans des projets expérimentaux induisant des résultats erronés et non exploitables (si l’erreur n’est pas détectée précocement). Il est donc indispensable de recourir à une méthode fiable. Or il n’existe pas actuellement de méthodes non invasives aussi performantes que les tatouages/puçage et la biopsie de queue.
Réduction
A ce jour, nous ne disposons pas d’autres moyens aussi efficaces nous permettant de sélectionner les animaux transgéniques. Le responsable de l’Etablissement et l'équipe de zootechnie établissent les plans d’élevage en amont, en concertation avec le porteur de projet, afin de réduire autant que possible le nombre d’animaux générés et donc d’animaux identifiés et génotypés. En outre, nous favorisons l’utilisation des animaux au génotype sans intérêt dans d’autres projets ou des formations afin de ne pas élever ces animaux à ces seules fins et de réduire le nombre d’animaux global produits dans l’Etablissement. De la même façon, certains animaux non utilisés dans les projets sont conservés avec d’autres animaux qui auraient été isolés sans cela.
Raffinement
Les actes d’identification et de génotypage sont réalisés par un personnel expérimenté, formé par tutorat. La parfaite maîtrise du geste par les agents qualifiés permet de réduire l’inconfort et le stress ressentis par l’animal. Ces identifications et génotypages des animaux sont réalisés avec du matériel approprié permettant un geste rapide et précis dans le respect des conditions d’asepsie établies dans l’Etablissement. Par ailleurs, la procédure est réalisée dans une salle d’expérimentation calme. Enfin, dès que la procédure est terminée, les nouveau-nés sont remis en présence de leur mère. Sur nouveau-nés pas de médication envisagée car tout anesthésique local serait difficilement applicable au bout de la queue et serait ensuite léché par la mère, ce qui engendrerait des effets indésirables. Dans la balance bénéfice risque, ce sont les gestes maitrisés et les instruments appropriés qui sont garant du raffinement de la procédure pour limiter toute douleur, souffrance et stress. Des points d'attention précis (points limites gradés) et des mesures conservatoires adéquates sont établis en cas notamment de saignement, rejet de la mère ou perte d'appétit. Si les actions misent en place n'ont pas les résultats escomptés, l'équipe de zootechnie prends la décision sans délai de mise à mort d'un animal. Les animaux sont hébergés dans une animalerie agréée avec eau et nourriture ad libitum, dans des conditions de température et d'hygrométrie contrôlées, avec un cycle jour/nuit de 12h. Ils sont hébergés en groupe sociaux avec un enrichissement adapté pour reproduire les comportements naturels (tunnel/dômes pour se refugier, pelote de bois pour la nidification, bâtons à ronger) et leur bien-être est évalué quotidiennement par des personnels formés et compétents.
Choix des espèces
Le modèle utilisé dans ce projet est la souris. La souris représente une espèce de référence pour l’étude du système nerveux central chez les vertébrés supérieurs. L’organisation du système nerveux de la souris permet une extrapolation raisonnable des résultats obtenus chez la souris à l’espèce humaine. Par ailleurs, la souris est une espèce qui peut être manipulée génétiquement, fournissant des outils essentiels à la compréhension des mécanismes neurobiologiques et des mécanismes neuronaux impliqués dans de nombreuses maladies et déficits cognitifs. Grâce aux modèles transgéniques, il est aussi possible de relier les données de la génétique humaine des maladies à l'altération de molécules/récepteurs spécifiques dont la fonction peut être analysée avec des modèles précliniques de ces maladies. La souris est donc un animal sur lequel les évaluations comportementales dans le domaine des neurosciences sont faciles à conduire et maitrisées au sein du laboratoire. Ce sont des animaux de petite taille dont l'élevage est facilement réalisable et peuvent donc être facilement hébergés au sein de l'animalerie de l'unité. Pour la plus grande majorité des lignées, les animaux sont identifiés et génotypés entre 7 et 21 jours, âge où les gestes sont réalisés plus facilement et plus rapidement car la contention est plus facile. La biopsie est également plus aisée à cet âge et moins douloureuse car le cartilage n'est pas encore complètement formé. A cet âge : - les animaux sont aisément manipulables ; - le cartilage est souple ; - les groupes sociaux constitués sont stables. Toutefois, certains animaux peuvent être identifiés et génotypés précocement si les projets expérimentaux auxquels ils sont destinés l’exigent. Nous éviterons autant que possible l’identification et le génotypage d’animaux adultes avec ces méthodes.
Impact de l’administration de la flunarizine sur le développement de la SLA liée à FUS dans un modèle murin
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvements, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent la flunarizine par gavage quotidien pendant 14 jours, subissent des tests moteurs et un test d'anxiété, un électromyogramme sous anesthésie et une biopsie de l'oreille pour génotypage. Le projet cherche à savoir si cette molécule déjà commercialisée pourrait ralentir une forme de sclérose latérale amyotrophique liée au gène FUS, maladie sans traitement. Le porteur pose ce repositionnement comme une hypothèse et affirme que seul un modèle souris reproduit la complexité comportementale et nerveuse recherchée.
Objectifs
La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est la forme principale de maladie du motoneurone adulte (neurones localisés dans la moelle épinière et impliqués dans la transmission du signal moteur). La maladie du motoneurone principale chez l’enfant est l’amyotrophie spinale. Il existe des points communs au niveau génétique et fonctionnel entre ces deux maladies. Ces deux maladies entrainent une mort inévitable des patients et aucun traitement n’est actuellement disponible pour la SLA liée à la mutation du gène FUS. Des travaux récents ici d'une collaboration ont identifié une nouvelle molécule, la flunarizine, comme une molécule ayant un effet protecteur dans le contexte de l’amyotrophie spinale. La SLA et l’amyotrophie spinale partageant un certain nombre de points communs, y compris dans les mécanismes impliqués dans le développement de la maladie, il est raisonnable de faire l’hypothèse que la flunarizine puisse aussi exercer une action protectrice dans la SLA-FUS. C’est ce que nous voulons tester dans ce projet. La flunarizine possède une autorisation de mise sur le marché et est utilisée essentiellement pour des traitements de courte durée mais peut entrainer à forte dose des effets néfastes. Nos objectifs sont donc : (i) de déterminer la dose de flunarizine ayant un effet bénéfique (expression de gènes cibles) mais sans effet secondaire chez des souris sauvages (ii) de caractériser l’effet de la flunarizine sur les défauts moteurs établis dans un modèle murin de SLA-FUS.
Bénéfices attendus
La SLA FUS est une maladie fatale, sans traitement à l’heure actuelle. La flunarizine est une molécule disposant d’une autorisation de mise sur le marché qui a fait ses preuves dans un modèle murin modélisant une maladie ayant des similitudes avec la SLA. Notre projet pourrait amener les arguments expérimentaux pour repositionner la flunarizine pour le traitement de la SLA-FUS.
Procédures
Les animaux recevront un traitement (administration par gavage sur animal vigil afin de limiter les risques de fausse route) durant 14 jours, à raison de 1 fois par jour. La durée du gavage est d’environ 20 secondes. Nous réaliserons un suivi mensuel des capacités motrices (force musculaire). Ce test se passe en 3 session de 3 minutes maximum chacune, entrecoupées de phases de repos de 5 minutes. Les animaux seront toujours remis en groupe. Nous réaliserons un test d’anxiété 2 fois au cours de la vie de l’animal (avant le début du traitement et un mois après). Ce test se déroule sur une session unique de 5 minutes. L’examen du fonctionnement des muscles (EMG) durera environ 20 minutes et sera réalisée en fin de procédure, sur les souris anesthésiées afin d’éviter toute souffrance. Nous réaliserons un prélèvement d’un petit bout d’oreille (1mm de diamètre) lorsque les souris auront entre 7 et 10 jours ce qui entrainera une douleur légère et de courte durée.
Impact sur les animaux
Nous pourrions observer chez les souris traitées des fausses routes liées à l’administration du traitement, raison pour laquelle nous avons développé une grille spécifique de scorage afin de suivre chacune des souris dès le début du traitement. La molécule utilisée peut entrainer des problèmes musculaires lorsqu’elle est administrée à forte dose. Nous avons développé une seconde grille d’évaluation afin de nous assurer que les doses choisies ne sont pas néfastes. Nous pourrions également observer un stress causé par la passation du test moteur et du test d’anxiété. Un temps de repos sera systématiquement appliqué pour le test moteur qui nécessitent plusieurs passages successifs. Si nous remarquons que les souris sont fatiguées, nous espacerons les différentes sessions. La procédure d’électro myo gramme qui permet d’observer la présence ou non d'atteinte des muscles sera réalisée sous anesthésie, les souris ne ressentiront donc aucune douleur. Le prélèvement d’un morceau d’oreille pour définir le génotype de nos souris entrainera une douleur légère et brève.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort pour réaliser les prélèvements et analyses.
Remplacement
Ce projet a pour but de déterminer s’il est possible d’utiliser la flunarizine pour contre carrer, ou du moins ralentir, le développement des troubles moteurs observés dans la SLA. Pour étudier cela, il est nécessaire d’utiliser un modèle animal qui reproduit à la fois la complexité comportementale (avec l’apparition possible des troubles de l’anxiété et des troubles moteurs) mais aussi une complexité structurelle du système nerveux, notamment avec les différents intervenants cellulaires retrouvés dans le système nerveux central chez l’Homme. La souris nous offre la possibilité de travailler avec ces deux niveaux de complexité.
Réduction
Le nombre d'animaux nécessaires à la bonne réalisation de ce projet a été calculé, d’après nos travaux préliminaires, de manière à obtenir des résultats statistiquement fiables et robustes. Par ailleurs, pour limiter le nombre total d’animaux générés, nous proposons ici de réaliser les analyses histologiques et moléculaires sur les mêmes animaux que ceux chez qui auront réalisé le suivi longitudinal. Pour limiter le nombre total d’animaux générés et améliorer nos connaissances de la maladie, nous proposons d’utiliser les mâles et les femelles. Par ailleurs, nous avons décidé de réaliser une première étude pour 1. vérifier que la flunarizine soit utilisable dans nos conditions d’expérimentations, 2. déterminer la dose de flunarizine que nous utiliserons ensuite et 3. diminuer le nombre de souris impliquées dans l’étude longitudinale (nous n’étudierons plus qu’une dose de flunarizine au lieu de trois si nous ne faisions pas cette première étude).
Raffinement
L’enrichissement de l’environnement des animaux (bâtonnets à ronger, coton compressé pour faire des nids, maisons de carton blanc), le maintien des interactions sociales (les souris sont gardées à plusieurs par cage tout au long de leur vie) et la surveillance quotidienne des animaux permettront d’assurer de leur bien-être et de détecter rapidement tout changement de comportement associé ou non à la pathologie étudiée afin qu’il puisse être pris en charge. Nous avons établi des points-limites clairs afin de pouvoir soustraire l’animal à la souffrance si nécessaire. Nous pourrons ainsi facilement déceler un éventuel comportement anormal. Toutes les approches expérimentales que nous souhaitons utiliser dans ce projet sont couramment réalisées dans notre laboratoire, ce qui limite fortement les risques de perte de tissus pour des raisons purement techniques. Par ailleurs, la procédure d’étude du muscle sera réalisée sous anesthésie gazeuse afin de réduire toute souffrance de l’animal et de réduire le stress lié à la manipulation.
Choix des espèces
Les modèles de souris transgéniques sont les plus appropriés à notre étude car ils présentent le niveau de complexité structurelle du cerveau et de la moelle épinière adéquat, une séquence de notre gène d’intérêt (Fus) bien concernée d’un point de vue phylogénétique et des capacités cognitives et motrices qui nous permettent d’évaluer des troubles retrouvés chez les patients. Les études seront réalisées sur des souris adultes (4 mois) car les patients souffrant de SLA liée à FUS présentent très rarement des formes juvéniles.
Etude des comportements de prise de décision et de leurs bases neuronales chez la souris
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
250 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour extraction du cerveau, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles subissent une à deux chirurgies crâniennes pour fixer une barre d'acier, implanter une fenêtre de verre ou insérer des fibres optiques et des sondes, puis un entraînement d'un à cinq mois sous restriction hydrique à 85 % de leur poids, la tête fixée pendant les tests. Le porteur reconnaît l'isolement, la restriction d'eau, les risques d'hémorragie ou d'infection et la gêne des implants. Il affirme qu'aucune méthode in vitro ou informatique ne remplace le modèle et écarte la drosophile, ces techniques invasives ne pouvant être menées sur des humains sains.
Objectifs
Ce projet vise à comprendre comment notre cerveau est capable de changer nos actions rapidement. Nous pensons que le cerveau peut imaginer et préparer différentes décisions en même temps, ce qui facilite le changement de décision lorsque la situation évolue. Pour étudier cela, nous utiliserons des tâches comportementales avec des souris dans un environnement virtuel. Nous allons également utiliser des techniques spéciales pour enregistrer et manipuler l'activité des cellules cérébrales, combinant l'électrophysiologie, l'imagerie et la stimulation lumineuse. Notre objectif est d'observer comment des centaines de neurones travaillent ensemble dans le cerveau pour contrôler nos actions et prendre des décisions. Nous nous concentrerons sur un comportement important, la recherche de ressources alimentaires ou en eau, appelée "foraging".
Bénéfices attendus
Ce projet va générer une grande quantité de données précieuses pour différentes études scientifiques. Une fois les résultats publiés, ces données seront partagées avec la communauté scientifique, pouvant ainsi être utilisées pour répondre à diverses questions scientifiques. En particulier, les découvertes de ce projet pourraient apporter une nouvelle perspective sur la façon dont nous pensons et prenons des décisions. De plus, le projet nous aidera à comprendre pourquoi les gens prennent des décisions différemment, ouvrant la voie à une meilleure compréhension de la diversité des comportements et ses dysfonctionnements cognitifs.
Procédures
Pour enregistrer les cellules du cerveau pendant une tache de comportement, des méthodes invasives sont nécessaires. Une première procédure chirurgicale s’effectuera sur tous les animaux (250 au total) sous anesthésie générale pour poser une barre en acier sur la tête des animaux. Cet implant est nécessaire pour stabiliser les enregistrements de cellules. Pour observer l’activité du cerveau au microscope dans un groupe de 50 animaux, les cellules seront rendues fluorescentes grâce a une injection de virus. Une petite fenêtre en verre sera ensuite implantée pour visualiser la fluorescence. Pour activer les cellules du cerveau avec de la lumière dans un autre groupe de 100 animaux, de fines fibres optiques seront délicatement insérées dans leur cerveau. Chaque opération dure entre 1 et 3 heures par animal. Les animaux sont ensuite soumis à des entrainements quotidiens dans une plateforme expérimentale et ils sont récompensés par des gouttes d’eau sucrées. Cette phase dure entre 1 et 5 mois, en fonction de la performance de l'animal. Environ 225 animaux déjà entraînés subissent une seconde opération sous anesthésie générale pour réaliser de petites ouvertures dans le crâne ce qui permet d’insérer des petites sondes d’enregistrement. Cette intervention est rapide, d'environ 20 à 30 minutes. Les enregistrements sont alors répétés quotidiennement pendant plusieurs jours (maximum 15) pendant 1h. Tous les animaux sont euthanasiés à la fin de la procédure.
Impact sur les animaux
Plusieurs effets plus ou moins nuisibles à la santé des animaux peuvent être attendus. 1) Isolement : pour leur protection, les animaux devront être hébergés individuellement dans leur cage 2) Restriction hydrique : les animaux seront maintenus à 85% de leur poids originel 3) Interventions chirurgicales sous anesthésie : les conséquences de ces interventions sont parfois néfastes (hémorragie, infection, détresse respiratoire, douleurs post-opératoires) 4) Implants : potentielle gêne occasionnée par un corp étranger 5) Stress lié à la manipulation : les animaux seront manipulés durant les phases de tests 6) Restriction des mouvements : les animaux auront la tête fixée durant les périodes de tests
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de cette procédure dans le but de procéder à l'extraction du cerveau à des fins histologiques.
Remplacement
Pour évaluer la complexité des comportements adaptatifs, comme proposé dans ce projet, il est fondamental d'utiliser un modèle animal approprié qui ne peut être facilement remplacé par des expériences in vitro ou des modèles informatiques. D’autre part, l'étude des bases neuronales de la prise de décision par l’enregistrement et la manipulation sélective de l’activité des neurones nécessitent des techniques invasives qui ne peuvent pas être réalisées chez des sujets humains sains et extrêmement rarement chez des sujets malades. Certaines espèces d'invertébrés, telles que la mouche des fruits (drosophile), pourrait sembler adaptées à l’étude du comportement de foraging et aux manipulations génétiques des systèmes cérébraux. Cependant, l'anatomie du circuit neuronal de la drosophile est considérablement différente de celle des mammifères. Ainsi, les résultats scientifiques obtenus chez ces espèces ne sont pas facilement généralisables aux questions abordées dans ce projet. En l'absence de méthode de remplacement possible, il s’avère donc nécessaire d'avoir recours au modèle animal murin dans ce projet.
Réduction
Le nombre d'animaux utilisés sera réduit au minimum nécessaire pour pouvoir obtenir des résultats statistiques fiables et significatifs. L'utilisation de méthode d’enregistrement a grande échelle réduira aussi considérablement le nombre de sessions d'enregistrement et d'animaux nécessaires pour obtenir des statistiques fiables. Par ailleurs, les données comportementales et neuronales seront extraites des mêmes individus pour réduire encore d’avantage le nombre d’animaux. D’après nos études précédentes, nous estimons que 45 souris par groupe sont nécessaires (5 groupes, soit 125 animaux au total). Etant donné la difficulté technique qu’implique la réalisation des enregistrements et la bonne performance des animaux dans la tâche, un pourcentage de perte de l’ordre de 10% ou plus est à prévoir, ce qui augmente l’estimation finale à 250 animaux pour les 5 ans.
Raffinement
Des méthodes de raffinement seront mises en place dans le but d’atténuer les nuisances provoquées par les procédures expérimentales. Le poids des animaux sera surveillé quotidiennement et la poursuite du protocole de restriction hydrique sera décidée en fonction du bien-être des animaux. L’eau naturelle ad-libitum sera remise à disposition pour assurer la récupération totale du poids si la perte de poids est supérieure à 20%. Afin de réduire le stress, les animaux seront habitués, par étapes, à la présence et aux interactions avec l’expérimentateur plusieurs jours avant le début des tests. L’angoisse éventuellement ressenti par l’animal due à la contention sera atténuée par une habituation renforcée positivement via des récompenses (eau sucrée). Pour prévenir la douleur et les inflammations, nous administrerons à chaque chirurgie des médicaments aux propriétés antalgiques, antipyrétiques et anti-inflammatoires.En cas de sècheresse ou rougeur légère de la peau autour de l’implant, l’animal sera traité localement par une solution dermatologique. Dès l’apparition de comportements anormaux (ex : absence de toilettage, perte de plus de 20% du poids) ou autres signes de souffrance (évalués sur une grille d’évaluation de la douleur) survenant après l’implantation, l’animal recevra un traitement analgésique en sous cutané. Si des signes de souffrances persistent plus de 72h l’animal sera mis à mort.
Choix des espèces
La souris (Mus musculus) est le modèle animal le plus approprié pour ce projet et il n'existe pas d'alternative méthodologique. Tout d’abord, l'organisation du néocortex chez la souris comporte des similitudes avec d'autres espèces de mammifères, y compris les humains, et peut donc être utilisée pour révéler des principes généraux de prise de décision. Les souris peuvent aussi être entraînées à effectuer des tâches assez complexes dans des environnements expérimentaux contrôles. Les outils génétiques pour cibler et moduler des populations spécifiques de neurones sont également très bien développés chez la souris et relativement faciles à utiliser. Comme les souris ont un cerveau relativement petit, il est aussi possible d’enregistrer plusieurs régions cérébrales simultanément. Le fait que toutes ces procédures soient devenues l'état de l'art chez la souris facilitera et accélèrera donc grandement l'avancement du projet. Nous utiliserons de jeunes adultes au moment de l’implantation (âgées de 8 à 12 semaines). Il est important que les animaux soient relativement jeunes pour un apprentissage plus rapide et une meilleure performance dans la tâche. Cependant, les animaux doivent avoir terminé leur croissance pour éviter que la taille de la boite crânienne ne change au cours de l’expérience.
Étude anatomo-fonctionnelle du noyau arqué et de ses connexions dans la perturbation des rythmes circadiens liée à un régime alimentaire hypercalorique chez la souris
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
135 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. Elles subissent des chirurgies stéréotaxiques et des injections dans le foie, un régime hypercalorique et un isolement social de deux semaines décrit comme un stress important, ainsi que des prélèvements sanguins répétés. Le porteur veut cartographier les connexions cérébrales impliquées dans les troubles du rythme alimentaire liés à l'obésité. Il affirme que ces interactions ne peuvent pas être étudiées sur organes isolés ou cultures cellulaires.
Objectifs
Des perturbateurs extérieurs comme une alimentation riche en graisses et en sucres favorise la prise de masse et l’obésité. Chez l’homme tout comme chez les souris, une telle alimentation provoque non seulement un surpoids, mais aussi une altération des rythmes circadiens dont le rythme de prise alimentaire, perturbation qui à son tour favorise la prise de poids. Ce projet propose d’étudier le réseau de connexions cérébrales de certaines structures impliquées dans ces altérations ainsi que de leurs connexions avec des organes périphériques impliqués dans la régulation de la prise alimentaire, comme le foie. Grâce à ses connexions privilégiées avec les noyaux suprachiasmatiques (NSC), siège de l’horloge circadienne principale, et les afférences viscéro-sensorielles en provenance des organes en lien avec la prise alimentaire comme le foie, le noyau arqué (ARC) de l’hypothalamus est un candidat de premier ordre dans la recherche d’un centre intégrateur des informations circadiennes dont l’activité serait perturbée par une alimentation hypercalorique. Ce projet aura donc pour objectifs 1) de mettre en évidence les connexions cérébrales de ARC ainsi que ses connexions avec le foie, organe majeur dans la prise alimentaire et 2) étudier les différences d’activité de ces réseaux lorsque l’animal suit un régime hypercalorique.
Bénéfices attendus
L’étude de l’implication de ARC dans la perturbation des rythmes de prise alimentaire liée à une alimentation hypercalorique apportera des connaissances essentielles pour mieux comprendre les désordres alimentaires pouvant être à l’origine de maladie métaboliques telles que le diabète et l’obésité, et potentiellement permettre d’améliorer la prévention et le traitement de ces physiopathologies.
Procédures
Une partie des animaux sera soumise à des procédures chirurgicales (chirurgie stéréotaxique et injections dans le foie et la ganglion jugulaire noueux). Une partie des animaux sera nourrie avec un régime hypercalorique pendant 2 semaines. Cette même procédure nécessitera un isolement des animaux pendant 2 semaines. Enfin, les prélèvements sanguins au niveau de la veine submandibulaire auront lieu deux fois par semaine pendant deux semaines.
Impact sur les animaux
Le régime hypercalorique devrait entraîner un surpoids progressif des souris, ce qui est l’objet même du modèle expérimental. Les différentes chirurgies peuvent induire de la douleur postopératoire modérée, un inconfort et/ou une inflammation locale transitoire au niveau des sutures. L’isolement social de deux semaines peut créer un stress important aux animaux. Les prélèvements sanguins peuvent induire une hémorragie, une douleur transitoire aiguë et/ou une inflammation locale.
Devenir
La mise en évidence des connexions cérébrales de ARC et de ses connexions avec le foie, ainsi que l’étude de l’effet d’un régime HFD sur la rythmicité de la prise alimentaire et sur le recrutement de ces réseaux de connexions impliquent la mise à mort des animaux pour prélever les différents tissus.
Remplacement
La régulation des cycles journaliers de la prise alimentaire et du métabolisme impliquant un grand nombre d’organes différents (cerveau, foie mais aussi pancréas, surrénales, muscles), l’investigation des interactions entre horloges circadiennes et nutrition nécessite donc l’utilisation de modèles animaux. Ainsi est-il impossible de réaliser ces études sur des organes isolés ou des cultures cellulaires in vitro.
Réduction
Au regard des données de la littérature, de notre expérience et de la variabilité phénotypique individuelle, nous avons réalisé une analyse statistique de puissance (power analysis) qui a déterminé que les données sont statistiquement exploitables et publiables avec des cohortes de 25 et 30 souris pour les investigations neuroanatomiques et de 40 souris par sexe pour le comportement. Les expériences seront réalisées avec la volonté de réduire au maximum le nombre d’animaux, tout en obtenant le maximum d’informations scientifiques pour chaque animal. Pour les procédures d’investigation anatomique des réseaux neuronaux, la difficulté est d’avoir une efficacité d’infection virale suffisante et des injections très précises tout en réduisant le nombre d’animaux utilisés. Pour ce faire, ces procédures ne seront réalisées que chez les mâles, aucune différence anatomique et neuroanatomique n’ayant été mise en évidence par la littérature dans les différentes régions ciblées par ce projet. Les animaux utilisés pour pratiquer les injections dans le ganglion noueux jugulaire seront également utilisés pour pratiquer les injections dans le foie. Enfin, la combinaison de procédures comportementales avec des procédures de prélèvements sanguins, de suivi de consommation alimentaire et d’évolution du poids des animaux permettra de ne générer qu’une cohorte de souris par sexe pour répondre à plusieurs questions scientifiques.
Raffinement
Tout au long des expériences, les animaux isolés ou non sont hébergés dans un milieu enrichi (matériel de nidification, bâton de bois et tunnel) et observés quotidiennement par l’expérimentateur ou une personne compétente de façon à optimiser leur confort et limiter une quelconque souffrance. Les souris sont habituées à l’expérimentateur et à l’expérimentation afin de limiter leur angoisse et le stress. Pour chaque procédure, des points limites adaptés ont été définis. Pour le suivi du bien-être animal lors de l’isolement, de même qu’à la suite des prélèvements sanguins, des grilles de score, évaluant essentiellement l’état général de l’animal, son poids et sa réactivité à la manipulation, seront utilisées. Elles permettront d’objectiver des points limites définis selon les directives éthiques indiquées par l’association internationale pour l’étude de la douleur. La vétérinaire désignée pourra être sollicitée pour émettre un diagnostic et mettre en place les mesures correctives adaptées si nécessaire de façon à limiter la souffrance animale. Les chirurgies sont réalisées sous anesthésie générale et analgésie pendant et après la chirurgie. De plus, en complément de la grille de score du suivi de l’isolement social, après chaque chirurgie, l’état de santé des animaux sera évalué à l‘aide d’une grille de score spécifique à la procédure chirurgicale, ciblant notamment les risques d’inflammation au niveau de la zone opérée et la reprise de poids de l’animal. Si de nouvelles approches moins stressantes ou douloureuses pour l’animal venaient à être mises au point après le début de ce projet, elles pourraient être intégrées dans nos procédures.
Choix des espèces
La souris est devenue un modèle classique en nutrition et en chronobiologie. C’est aussi un modèle incontournable dans l’utilisation des nouveaux outils technologiques permettant entre autres l’enregistrement en temps réel et la manipulation des réseaux neuronaux, qui sont des techniques envisagées pour la suite de ce projet. L’étude de la neuroanatomie et des comportements nécessitant des systèmes neurobiologiques totalement matures, des animaux adultes seront utilisés (début des procédures à 8 semaines, poids supérieur à 20g).