Éthologie / comportement / biologie animale

63 rongeurs de six espèces (souris, rats, cochons d'Inde, hamsters, gerbilles et autres rongeurs) vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance déclaré léger. Chaque animal subit sous anesthésie l'implantation de billes métalliques contre le crâne et la mandibule, puis des séances d'exposition aux rayons X pour filmer les mouvements de mastication, avant d'être tué et disséqué. Le porteur présente une recherche fondamentale sur la diversité morphologique des rongeurs et son lien avec des espèces fossiles. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne permet de capturer ces mouvements chez l'animal vivant.

Objectifs

Le projet a pour but de documenter et de comparer la diversité morphologique cranio-mandibulaire des rongeurs afin de comprendre comment cette dernière influence les mouvements de la mâchoire durant la mastication. Nous cherchons à mettre en évidence des patrons de covariations entre des caractères anatomiques (ostéologiques, musculaires et dentaires) et fonctionnels afin de comprendre comment l’anatomie contraint ou favorise les mouvements de la mâchoire dans l’espace et dans le temps.

Bénéfices attendus

L'étude intégrative de la covariation morphologique des complexes ostéologiques, musculaires et dentaires et son impact fonctionnel sur les mouvements masticateurs en utilisant des données issues de mêmes individus est un concept original non-exploité dans la littérature. Les résultats attendus par ce projet nous permettront d'améliorer notre compréhension des dynamiques évolutives de la diversification des rongeurs et de mettre en évidence si l'évolution de ces structures (conjointes ou isolées) ont joué un rôle clé dans le succès évolutif de ce groupe. Enfin, ces données serviront a posteriori à la réalisation de modèles biomécaniques permettant de reconstruire les mouvements masticateurs possibles à partir des crânes d'espèces fossiles morphologiquement et phylogénétiquement proches de celles proposées dans ce projet.

Procédures

Tous les animaux (n = 63) subiront une intervention chirurgicale sous anesthésie globale afin d'implanter des marqueurs radio-opaques (billes métalliques d'un diamètre < 1mm et d'un poids de 0.00026g) contre le crâne et la mandibule des animaux à l'aide d'une aiguille. La durée de la chirurgie est estimée entre 30 et 45 min. De plus, les animaux seront exposés aux rayons X lors de la procédure de capture des mouvements masticatoires via cinéradiographie. Ces mouvements ne sont pas impactés par la chirurgie dû au faible taille et poids des marqueurs. Cette intervention se déroulera lors de sessions de 2h maximum durant lesquelles l'animal sera exposé aux rayons X par intervalles de 6 secondes, pour une durée cumulée totale de 90 secondes.

Impact sur les animaux

Les animaux sont mis à jeun la veille de l’analyse. Une anesthésie chirurgicale de courte durée (moins de 30 min) est réalisée pour insérer les billes. Un antalgique post implantation des marqueurs est administré comme suggéré par le vétérinaire référent et re-administré si nécessaire (douleur prolongé). Une légère perte de poids potentielle suite à l’anesthésie peut être observée. - 10 examens d’imagerie (acquisition en cinéradiographie) pour une durée cumulée totale de 90 secondes en vigile et sans contention pendant qu’ils mangent leurs aliments habituels. Les animaux peuvent subir un stress suite à leur acquisition et à la modification de leur lieu de vie. L’anesthésie réalisée pour insérer les marqueurs risque de causer des légères troubles d'alimentation (et donc une légère perte de poids éventuelle le lendemain de l’implantation) ainsi que des douleurs faibles mais contré par l’analgésique. Ceci n’impacte en aucun moment les mouvements normales des mâchoires et donc les données scientifiques. Après leur rétablissement les animaux seront de nouveaux sujets à un stress lors de leur manipulation pour les acquisitions de données de cinéradiographie (environnement inhabituel, bruit du générateur à rayon X). Les animaux seront euthanasiés à la fin de l'expérimentation pour être CT-scanné ce qui est essentiel pour pouvoir lier anatomie et mouvement au niveau individuel.

Devenir

A l'issue de la procédure "Acquisition des données des mouvements masticateurs", tous les animaux seront euthanasiés afin de procéder à la dissection de leur complexe masticateur puis de scanner le crâne et la mandibule pour reconstruire les mouvements masticatoires individuels en 3D.

Remplacement

Aucune méthode alternative de modélisation biomécanique ne permet de substituer l'utilisation d'animaux vivants pour capturer les mouvements masticateurs effectifs en lien avec la morpho-anatomie crânienne et musculaire.

Réduction

La large gamme d'espèces sélectionnées pour ce projet a été déterminée afin de considérer un spectre morphologique, taxonomique et écologique suffisant pour répondre aux questions macro-évolutives de notre projet. Le nombre d'animaux (n = 63) a été réduit au maximum en utilisant 3 individus par espèce afin de capturer un aperçu de la variation morpho-fonctionnelle de notre structure d'intérêt au sein d’une espèce mais en permettant de comparer a l’échelle interspécifique (moyennes par espèce sont utilisées pour les analyses comparatives).

Raffinement

Les animaux se trouveront dans un environnement adapté à leurs besoins (dimensions de la cage, récréation, nourriture, température et cycle jour/nuit) en fonction de l'espèce considérée et pendant toute la durée de l'acquisition des données expérimentales. Les animaux seront hébergés dans un environnement enrichi, avec un substrat pour faire leur nid et des objets à ronger. Les cages seront individuelles hormis pour les espèces sociales. Les animaux recevront une dose d’anti-inflammatoire pour prévenir la douleur des insertions sous cutanées des billes. Au cours de la chirurgie d’implantation des marqueurs, les animaux seront sous anesthésie générale et placés sur un tapis chauffant thermo-régulé pour éviter la perte de chaleur. Ils seront ensuite placés en chambre de réveil thermostatée et surveillés attentivement. Au moins deux à trois jours de récupération sont prévus suite à cette manipulation avant de débuter la cinéradiographie. Si les animaux montrent des signes de douleur l’analgésie sera prolongé (jamais observé sur plus de 3 ans d’expérience avec ce type d’implantation). Les boîtiers dans lesquels ils seront placés pendant cette procédure seront adaptés à la taille de l'animal et offriront des zones d'abri pour diminuer leur stress durant l'expérimentation. Une surveillance accrue des animaux par un personnel compétent est prévue afin d'adapter les temps de rétablissement post-chirurgie pendant toute la durée du projet et diminuer la souffrance animale. Les animaux seront euthanasiés immédiatement après l’acquisition des examens rayons X. Les points limites définis dans le projet seront strictement suivi limitant ainsi toute souffrance animale possible.

Choix des espèces

Les espèces animales choisies permettent de capturer un maximum de variation morphologique et de régime alimentaire sur un large spectre systématique au sein des rongeurs ; donc de permettre de répondre aux questionnements macro-évolutifs et morpho-fonctionnels de ce projet. Des animaux adultes seront utilisés pour minimiser la variation en lien avec les changements morphologiques et fonctionnels qui ont lieu au cours du développement de l’animal jusqu’à sa maturité. Ce choix permet d'optimiser la détection de la variation entre espèces et est un des principes clé pour réaliser des analyses comparatives en biologie évolutive.

100 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Génétiquement modifiées et déficientes en canaux sodiques, les femelles passent treize tests comportementaux évaluant socialisation, motricité, mémoire, anxiété et sensibilité sensorielle, avec pose d'une puce électronique, pour caractériser un phénotype autistique propre aux femelles. Le porteur indique que ces tests, fondés sur l'exploration, sont peu stressants et de courte durée. Sur le remplacement, il décrit des études sur cultures de neurones menées en parallèle, mais affirme que la réponse comportementale ne peut être obtenue que sur animal vigile.

Objectifs

Les Troubles du Spectre Autistique représentent un ensemble de pathologies du développement cérébral touchant 1 enfant sur 160 dans le monde et 4 hommes pour 1 femme. Les symptômes sont répartis en 2 grandes catégories : apparition de déficits dans l'interaction et la communication sociale et des comportements moteurs inappropriés, répétitifs et stéréotypés. Ils apparaissent à partir de 3 ans et se prolongent chez l’adulte. Bien que de nombreuses causes aient été mises en évidence grâce aux études actuelles, l'explication des différences entre le nombre de cas chez les hommes et chez les femmes reste inexpliquée. Pour répondre à cela, l’utilisation de modèle animaux reste donc cruciale. Notre équipe étudie notamment l’influence d’une mutation identifiée chez les patients comme faisant partie des plus fréquemment retrouvées chez l'Homme dans un modèle de souris. Les souris mâles de ce modèle servent déjà à l'étude de l'autisme. Ce projet se déroulera sur 5 ans et propose d’identifier les anomalies comportementales présentes chez les souris femelles pour la première fois. Il permettra donc de mieux comprendre les différences de comportement liées à la même anomalie génétique selon le sexe. En effet, une meilleure compréhension de l'apparition de la pathologie chez les femmes permettra d'améliorer leurs traitements et la spécificité des critères de diagnostic. Nous étudierons l'équivalent chez la souris des comportements autistiques visibles chez les patients.

Bénéfices attendus

Ces résultats permettront de mieux comprendre les différences observées entre hommes et femmes souffrants de troubles autistiques, dûs à l'une des mutations les plus importantes dans la population. Nous nous intéressons à comment et pourquoi les femmes seraient mieux "protégées" contre l'autisme même si elles porte la même mutation que les hommes. L'identification de différences de comportement entre les sexes permettront d'adapter les critères de diagnostic et les traitements pour mieux prendre en charge les patientes, qui restent à ce jour moins efficacement ou plus tardivement diagnostiquées.

Procédures

Les animaux seront soumis à des tests évaluant leurs comportements sociaux, moteurs, leur mémoire et capacité d'apprentissage, leur sensibilité à des stimuli sensoriel, ainsi que leur anxiété. Ils participeront à 13 tests comportementaux dont la majorité seront réalisés sur une journée et d'autres dont la durée maximale sera de 5 jours consécutifs. Une partie des animaux portera une puce électronique servant à la fois à l'identification et à la réalisation du test comportemental.

Impact sur les animaux

Toutes les mesures seront prises pour éviter toute souffrance à l'animal. Nos tests comportementaux sont peu stressants car ils sont basés sur des comportements naturels d'exploration, leur permet de choisir d'effectuer l'exploration que s'ils en ont envie et sont de courte durée (de 3 à 30 min). L'implantation de puces électroniques chez une partie des animaux est une méthode autorisée pour l'identification des animaux et nous permet de plus d'obtenir des résultats dans un environnement naturel. Ces tests n'auront donc pas d'effet négatif majeur sur le bien être des animaux. Les seuls nuisances temporaires sont liées à un stress de contention ou lié à la lumière ambiante ou à la température bien qu'étant limités au minimum en terme de durée et d'intensité.

Devenir

A la fin des expérimentations, l'intégralité des animaux seront mis à mort pour cause de fin de procédure et d'impossibilité de les réutiliser dans d'autres projets.

Remplacement

Nous avons établi notre projet de recherche en tenant compte de la règle des 3R. Ainsi, afin de répondre au principe de remplacement, nous réaliserons, parallèlement aux expérimentations sur animal vigile, quand cela sera possible, des études sur culture de neurones ou tranches de cerveau. Cependant, les études fonctionnelles basées sur la réponse comportementale ne peuvent être réalisées que sur animal vigile. Les procédures ont un caractère de stricte nécessité et ne peuvent être remplacées par d’autres stratégies n’impliquant pas l’usage des rongeurs

Réduction

Le nombre est réduit à un minimum sans compromettre l’objectif du projet. Nous comparerons pour chaque test 2 groupes d'animaux : souris contrôles et mutantes. Nous avons choisi de réutiliser les mêmes animaux à l’âge jeune puis adulte dans un but de réduction. Nous avons calculé nos besoins en animaux via une méthode statistique adaptée. Un maximum de 25 animaux seront donc utilisés par groupe pour les procédures. Un total de 100 aniamux seront utlisés pour ce projet. Les femelles seront utilisés pour les tests et les souris mâles seront utilisées pour la reproduction et pour des expériences ex vivo.

Raffinement

Toutes les mesures de raffinement appropriées seront prises pour éviter toute souffrance ou inconfort à l’animal. Toutes les souris seront élevées dans un environnement enrichi (social et physique) et une manipulation régulière des animaux sera réalisée afin de réduire leur stress. Un suivi journalier permettra d’évaluer leur état de santé et ainsi d’intervenir rapidement par rapport aux points limites définis, par application d'une grille de critères (ex: Traitement antalgique, administration de solution saline pour maintenir l'hydratation, désinfection de plaie, changement de cage si agressivité, euthanasie). De plus, les protocoles expérimentaux choisis sont ceux induisant le moins de stress et d’inconfort aux animaux.

Choix des espèces

Nous utilisons un des rares modèles de souris génétiquement modifiées actuellement disponibles pour l'étude de notre mutation. Nous travaillerons sur des souris ayant une réduction de 50% de la production de notre protéine d'intérêt obtenues. Les tests utilisés ont été choisis par rapport à la littérature basée sur la même espèce. Les animaux seront utilisés à 2 stades de développement : Jeunes et Adultes. Les Troubles du Spectre Autistiques apparaissant chez l'enfant autour de 3 ans et se maintenant à l'âge adulte, ces deux phases sont à étudier pour comprendre l'apparition des comportements autistiques, leur développement ainsi que les possibles changements physiologiques ou pathologiques se mettant en place au cours du temps.

80 souris vont être utilisées, réutilisées à l'issue pour d'autres mises au point, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles subissent un marquage par perçage des oreilles au sevrage, puis des isolements de deux à vingt-quatre heures et jusqu'à trois tests de réaction à des cris ultrasonores de congénères. Le porteur affirme qu'aucun effet indésirable n'est attendu et que les animaux n'auront pas subi de "stress significatif". Le protocole prépare des études ultérieures sur des souris modèles de déficiences intellectuelles et d'autisme.

Objectifs

Les souris communiquent entre elles en utilisant principalement l’odorat, mais aussi le toucher, la vue et l’ouïe. En effet, les souriceaux isolés de la mère et du nid ainsi que les juvéniles ou adultes au cours des interactions sociales émettent des cris dans le domaine de l’ultrason, non perceptibles par l’Homme. Des études ont montré que ces cris de petits non sevrés déclenchaient de manière robuste le comportement de recherche de la mère et que les cris ultrasonores du juvénile ou de l’adulte pouvaient refléter la motivation pour l’interaction sociale. Les fonctions plus précises de ces signaux sont cependant encore peu détaillées. Dans ce projet, nous mettrons en place un protocole expérimental qui nous permettra d’évaluer les réactions comportementales des souris à la perception de cris ultrasonores de leurs congénères. Nous établirons donc un protocole permettant de tester la réaction de la mère lorsqu’elle perçoit les cris de ses souriceaux et un protocole permettant de tester la réaction des juvéniles et des adultes lorsqu’ils sont soumis à des enregistrements de cris ultrasonores de congénères.

Bénéfices attendus

La mise en place de ce protocole nous permettra de tester ultérieurement la perception des cris ultrasonores ainsi que d’identifier les régions du cerveau impliquées dans le traitement de ces signaux chez des souris modèles de déficiences intellectuelles et de troubles du spectre autistique.

Procédures

Les animaux subissent une identification par perçage des oreilles au moment du sevrage. Ce geste ponctuel réalisé en contention légère sur animal vigile ne dure que quelques secondes. Les souris juvéniles et adultes seront soumises à un isolement de 2h ou de 24h, respectivement. Ces durées sont maintenues au minimum pour augmenter leur motivation pour faire le test. Ces isolements ne seront pas répétés plus de trois fois chez chaque animal car ils s'habituent très rapidement aux manipulations de playback. Les animaux subissent aussi ensuite un test comportementa de playback (réaction à l'écoute de vocalisations ultrasonores) au maximum trois fois par animal; ce test dure au maximum 10 min.

Impact sur les animaux

Les souris juvéniles et adultes seront soumises à un isolement de 2h ou de 24h, respectivement. Ces durées sont maintenues au minimum pour augmenter leur motivation pour faire le test. Aucun effet indésirable lors du test n’est attendu. Aucun phénotype dommageable n’a été rapporté chez les lignées utilisées. Uniquement une partie des souris subira une légère douleur très ponctuelle lors du marquage à l’oreille au moment du sevrage. Les animaux seront soumis à un stress léger lors des tests comportementaux (isolement ponctuel et exploration d’un nouvel environnement).

Devenir

Les animaux utilisés seront donc conservés pour une réutilisation dans les mises au point de tests comportementaux non invasifs. Ils n’auront pas subi de stress significatif.

Remplacement

Pour évaluer la perception de signaux de communication, il est nécessaire d’étudier un organisme vivant dans son intégrité. L’utilisation d’animaux est donc nécessaire, et en particulier de la souris dans ce cas. En effet, cette espèce sera ensuite étudiée dans le cadre de modèle de maladies neuropsychiatriques d’origine génétique. La souris est une espèce suffisamment proche de l’Homme, physiologiquement et génétiquement, chez laquelle nous pouvons modéliser ces pathologies humaines.

Réduction

Les effectifs nécessaires ont été calculés par rapport aux études précédentes afin d’obtenir des résultats robustes. Les échantillons proposés permettront de vérifier si le test de mise au point donne les résultats attendus.

Raffinement

Les animaux seront maintenus en groupes sociaux stables. Les temps d’isolement seront limités au minimum. Dans la procédure impliquant les mères allaitantes, le contact avec les petits sera maximisé, les séparations mère-souriceaux minimisées. Les animaux sont manipulés au moyen d'un tube pour réduire tout stress au minimum. Dans la procédure impliquant des juvéniles, les animaux rejoignent leur groupes sociaux dès la fin du test. Les animaux seront inspectés visuellement pour vérifier leur bon état corporel et leur vivacité; l'animal sera sorti de la procédure si besoin.

Choix des espèces

La souris est l'espèce de choix pour générer des modèles de maladies humaines. Son anatomie, sa physiologie et sa génétique sont bien connues. De plus, les méthodes pour la manipulation génétique de ces animaux sont les plus développées. Comme le laboratoire utilise ces modèles, nous mettons au point les tests comportementaux pour les explorer. Les souris seront testées une fois au stade juvénile (22-35 jours) et au stade jeune adulte (8-12 semaines). Nous avons choisi ces âges car ils correspondent à des périodes critiques pour le test réalisé, suivant les publications existantes.

168 lapins vont être utilisés, gardés en engraissement à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Ils sont soumis à un conditionnement pavlovien qui associe un son à un stimulus aversif déclenchant une fuite, répété jusqu'à ce que le son seul provoque la réaction. Le porteur indique qu'un stress est attendu, jugé nécessaire au conditionnement, et affirme qu'aucune autre intervention n'est pratiquée. Il présente comme retombée la possibilité de transmettre aux portées un comportement appris utile à la conduite d'élevage, une application zootechnique plus qu'un objectif de connaissance.

Objectifs

Jusqu’à présent, la recherche des causes génétiques de la variabilité des caractères a été réalisée sous l’hypothèse d’un déterminisme génétique additif simple. Cependant, les connaissances sur l’hérédité des caractères ne cessent de progresser. Par exemple, nous savons aujourd’hui que les interactions gène x environnement joue aussi un rôle non négligeable dans l’expression des phénotypes des animaux. De plus, la question de l’influence des paramètres transmissibles non génétiques commence à être traitée, principalement via les nouvelles connaissances sur l’importance des mécanismes épigénétiques dans la variabilité des caractères. Afin d'en évaluer l'importance, des dispositifs expérimentaux dédiés doivent être mis en place. Le présent projet, qui utilise le lapin comme modèle d’étude, vise à créer un modèle de transmission non génétique des caractères qui pourra servir de base à ces recherches. Le principe de ce projet est d’utiliser le concept de conditionnement classique proposé par Ivan Pavlov, afin de créer un réflexe conditionné chez le lapin en prenant en considération les contraintes d’élevage et les connaissances comportementales de cette espèce. Le conditionnement de Pavlov apparaît lorsqu'un stimulus neutre (SN) est présenté un peu avant un stimulus inconditionnel (SI). Le SI est choisi pour être aversif pour l’animal, qui aura pour réflexe de se cacher (Reflexe Inconditionnel RI). A force de répéter cette présentation (SN+SI), le stimulus neutre finira par déclencher le comportement avant l’apparition du stimulus inconditionnel. Ce réflexe (dans notre cas la fuite de l’animal face à un stimulus neutre) peut être vu comme un caractère acquis. Dans une précédente expérimentation nous avons testé plusieurs stimuli pour choisir le meilleur pour l’acquisition d’un « réflexe conditionné »: Le SI retenu est un court choc électrique et le SN un son ambiant de 1 kHz. Il nous reste à (i) en évaluer l’apprentissage, et à (ii) quantifier sa transmission à la génération suivante.

Bénéfices attendus

Selon les résultats obtenus, plusieurs retombées peuvent être envisagées à l’issue de ce projet. Sur le plan génétique, ces résultats permettront de revisiter la façon de prendre en compte dans des études génétiques, la transmission d'un caractère acquis (évolution des modèles d’évaluation avec une prise en compte de la composante épigénétique). Dans le cadre des travaux réalisés pour répondre aux besoins de diversification des systèmes d'élevage et des pratiques associées, les résultats permettront d’envisager de prédisposer les petits à certains comportements adaptés à une conduite d’élevage via la transmission d’un caractère appris aux parents. Dans le cas du conditionnement testé dans le projet il pourrait permettre de rassembler des animaux dans un bâtiment grâce à la diffusion du son utilise comme SN chez les parents.

Procédures

Aucune intervention autre que le conditionnement n'est prévu sur les animaux.

Impact sur les animaux

Dans un premier temps, un stress est attendu. Ce stress va permettre le conditionnement des animaux face au stimulus neutre. Aprés l'expérimentation, les animaux ne seront soumis à aucun stimulus faisant partie de l'expérimentation et ne seront donc plus soumis à aucun stress inhérent à celle-ci.

Devenir

Tous les animaux seront conservés en engraissement.

Remplacement

Le recours aux animaux est indispensable dans la mesure où ce projet vise à étudier la transmission d’un caractère acquis chez les animaux d’élevage. Le statut de proie du lapin et son comportement associé est un levier fondamental du comportement du lapin, particulièrement adapté à notre expérimentation.

Réduction

Le nombre d’animaux nécessaire au total pour cette expérimentation est de 168. - 8 animaux afin de choisir l'intensité du stimulus minimum générant le retrait des animaux. - 8 autres animaux afin de valider un protocole expérimental répétable. - 40 animaux (G0) sont ensuite nécessaires : avec un taux de réussite de conditionnement supérieur à 50%, cela permettra de disposer de 10 mâles et 10 femelles pour constituer 10 accouplements d’animaux conditionnés à l’issue de cette phase. - 112 animaux (56 G1 et 56 naïfs) seront nécessaires pour des raisons de puissance statistique afin de comparer les deux groupes d’animaux.

Raffinement

Aucun prélèvement ne sera fait dans le cadre de ce projet sur les animaux. L’isolement des animaux en cage individuelle sera limité à la stricte période du conditionnement (pour les animaux G0) ou de son évaluation (pour les descendants G1). Les animaux seront positionnés dans les logements du test 24h en amont du test afin qu’ils s’habituent et découvrent leurs nouvelles conditions de logement (la zone de vie Z1 avec distributeur d’eau et de nourriture et bois à ranger et la zone isolée Z2). Une fois les animaux conditionnés, ceux- ci ne subissent pas le stimulus aversif (SI) étant donné que le stimulus neutre (SN) seul provoque le retrait de l’animal en Z2. La mesure du conditionnement sera automatisée grâce à une caméra en dehors de la cage, ce qui permettra de limiter les contacts de l’expérimentateur avec les animaux, et les possibles interférences que cela peut occasionner sur le comportement des animaux.

Choix des espèces

Le lapin est une espèce d’élevage qui est aussi une proie. Ce statut de proie fait que le lapin est naturellement prédisposé à repérer les situations potentiellement dangereuses et à avoir une attitude de fuite, facilement détectable. De plus, c’est dans cette espèce que les études des mécanismes moléculaires sous-jacents à la transmission non génétique du comportement seront ensuite développées. Finalement, les conditions d’élevage du lapin, en cage, sont idéales pour la mise en place de ce type de protocole. Nous utiliserons des animaux d'au moins 6 semaines d'âge et au maximum âgés de 10 semaines. A cet âge, les animaux sont sevrés mais ne sont pas encore en conduite de reproduction. Nous évitons ainsi le stress des animaux lors du sevrage. De plus, les cages lors de la conduite de reproduction sont différentes des cages utilisées lors de l’engraissement, il n’est donc pas pertinent de tester le dispositif sur ces animaux.

299 vaches laitières de race Holstein vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, sans mise à mort, et restent ensuite dans leur élevage. Chaque animal subit une seule prise de sang à la queue, réalisée lors d'un blocage au cornadis ou pendant la traite. Le projet cherche à mesurer l'épigénome des vaches pour construire un nouvel index de sélection favorisant des animaux plus adaptables aux variations d'environnement. Le porteur présente cet index comme un outil au service du "bien-être" des vaches, tout en le rattachant à la sélection et à la productivité d'un "élevage durable".

Objectifs

Le projet proposé a pour ambition d’étudier les relations entre les variations des performances (telles que la production et la qualité du lait qui sont des caractères observables), la génétique des animaux (déterminée en routine par la méthode du génotypage), un nouveau critère appelé « épigénome » (ensemble des modifications de l’expression du génome liées notamment à l’environnement de vie) et l'environnement (incluant les conduites d’élevage, l’alimentation et les variations climatiques). Nous avons développé un outil de mesure de l’épigénome des individus qui permet de considérer leur historique de vie et leurs capacités d’adaptation à l’environnement. L’étude est menée sur un cheptel conduit en ferme expérimentale, offrant un suivi précis des animaux. L’idée du projet est de contribuer à définir les caractéristiques d’une population de vaches de référence afin d’offrir de nouveaux critères d’évaluation. Pour l’élevage et les éleveurs, une des finalités de l’étude est l’identification de nouveaux indicateurs en combinant l’ensemble des données collectées. Associées à une démarche de sélection déjà utilisée pour la race étudiée (ici la race Holstein), les données d’épigénome seront utiles pour la recherche d’animaux capables de s'adapter aux changements environnementaux. Ces connaissances obtenues aideront à définir de nouvelles stratégies de sélection pour la sélection d’animaux plus robustes, aptes à exprimer leur potentiel dans des conditions environnementales variables, tout en préservant leurs santé et bien-être pour un élevage durable.

Bénéfices attendus

La collection d’échantillons biologiques ainsi que l’ensemble des données fourniront pour la première fois l’opportunité de traiter une large cohorte de vaches Holstein et d’en identifier l’épigénome. Cette étude originale est une première pour le monde de l’élevage. Cette étape est absolument incontournable pour déterminer la puissance de l’outil de mesure de l'épigénome que nous développons et définir un nouvel index de management (calculé à partir de la combinaison de différents critères) apte à considérer tout l’historique de vie de l’animal. Cette démarche met les derniers progrès technologiques et méthodologiques de la biologie au service d’un élevage responsable et durable.

Procédures

Les vaches seront soumises à une seule prise de sang à la veine caudale pour le projet.

Impact sur les animaux

Les prélèvements sanguins seront effectués lors de contentions qui sont habituelles pour les animaux et prévues dans leur suivi : soit au moment de l’alimentation aux cornadis soit au cours de la traite (robot de traite). La douleur occasionnée par l’aiguille de prélèvement est légère et transitoire. La ponction de sang est très limitée en proportion du volume sanguin de l’animal.

Devenir

Les animaux restent dans les élevages à l'issue de la prise de sang.

Remplacement

Le projet est conduit sur l’espèce bovine pour l’espèce bovine. Il ne peut donc y avoir de remplacement. Il s’agit d’une démarche nécessitant la prise en compte de tous les processus biologiques ; elle ne peut être conduite qu’au niveau de l’animal entier. La race Prim’Holstein est la race la plus représentée dans les troupeaux laitiers français (60%) ce qui justifie le choix de cette race pour cette première étude. Nous étendrons l’étude à d’autres races laitières et allaitantes dès obtention des financements complémentaires.

Réduction

Le nombre de vaches à inclure dans l’analyse est le nombre de répétitions nécessaire aux approches mathématiques mises en œuvre pour le traitement des données dans l’objectif d’établir un lien entre phénotype et épigénome. Pour atteindre a minima ce nombre de vaches, il est donc nécessaire d’inclure non seulement des vaches Holstein des fermes expérimentales mais aussi des vaches de fermes commerciales. Notre démarche s’apparente aux analyses épidémiologiques menées chez l’homme : un grand nombre d’individus inclus dans le protocole est indispensable pour appréhender la grande variabilité des caractères. Le prélèvement de sang effectué permettra de déterminer le génome et l'épigénome des vaches.

Raffinement

L'expérimentation est basée sur un unique prélèvement sanguin. Cette prise de sang sera réalisée à la queue, partie de l'animal peu douloureuse. Les vaches seront bloquées au cornadis au moment de l'alimentation ou de la traite, donc sans stress lié à ce blocage car c'est une situation habituelle. Les vaches seront maintenues dans leur environnement d’élevage habituel qui est parfaitement adapté à leurs besoins comportementaux, environnementaux, sanitaires, et elles ne seront jamais en isolement social. Les prélèvements et la surveillance des animaux se feront par des personnes compétentes et habilitées.

Choix des espèces

Le projet s’intéresse à l’espèce bovine et toute la démarche expérimentale proposée doit aboutir à la création d’un nouvel index de management permettant de considérer l'historique de vie de l’animal. Cet index doit donner une indication du bien-être et de la santé des vaches. L’établissement de cet index sera associé à une série de recommandations dont l’objectif final est l’expression du potentiel génétique de l’animal dans le respect de ses besoins. Une simple prise de sang reste un geste très peu invasif et peu douloureux, n’occasionnant qu’une gêne transitoire. Toutes les vaches seront incluses dans le protocole, quels que soient leur âge, parité ou stades physiologiques (en cycle, en gestation, en lactation, tarie). Néanmoins leur statut sera noté avec précision.

720 loups de mer d'élevage vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, 600 réutilisés ensuite et 120 tués pour des prélèvements. Ils subissent quatre biométries mensuelles et un marquage électronique sous anesthésie, un test de prise de risque de 24 heures et des présentations d'objet nouveau, avant qu'une partie soit soumise à un stress de confinement et de simulation de chasse. Le projet compare des bassins avec et sans enrichissement physique pour évaluer croissance, comportement et niveau de stress, dans une visée d'aquaculture. Le porteur présente le bien-être des poissons comme l'objet de l'étude tout en la rattachant à la production piscicole, et affirme que le remplacement est "impossible" pour mesurer l'adaptation in vivo.

Objectifs

Ce projet s'inscrit dans un plus vaste projet visant à développer des méthodes innovantes qui permettront d'améliorer le bien-être des poissons en élevages expérimentaux proches des conditions de production en vu d'une possible application ultérieure par les professionels de l'aquaculture. Des poissons marins (Dicentrarchus labrax) en phase de prégrossissement (dans leur deuxième année d'âge) seront élevés avec ou sans enrichissement physique. Ce projet se propose de tester si l'utilisation d'enrichissement environnemental dans les bassins d'élevage permet de 1) diminuer la réponse aux facteurs de stress et 2) d'améliorer le niveau de bien-être, la croissance et l'état corporel.

Bénéfices attendus

Les données (croissance, comportement) seront intégrées avec les données de physiologie (principalement axe du stress) pour révéler les effets bénéfiques de l’enrichissement. Les résultats soutiendront l'aquaculture durable, en permettant la mise en place de programmes d’enrichissement de l’environnement inexistants à ce jour.

Procédures

Dans cette procédure les animaux seront soumis à quatre biométries mensuelles sous anesthésie (durée de manipulation < 2 min par individu), un marquage électronique sous anesthésie (

Impact sur les animaux

Les nuisances et les effets indésirables sont a priori limités: le marquage avec PIT Tag est bref et équivalent à une piqûre intramusculaire. Les évaluations comportementales sont toutes faites par vidéo dans les bassins d'élevage i.e. pas de manipulations des animaux en dehors des quatre biométries sous anesthésie. Les conditions d'élevage en captivité ont été optimisées pour cette espèce.

Devenir

A la fin de la procédure 1, 120 individus seront euthanasiés afin de prélévements; les 600 individus restant seront replacés en bassin d'élevage.

Remplacement

Le remplacement est impossible pour ces recherches qui impliquent la mesure in-vivo du comportement d'adaptation à l'enrichissement environnemental physique chez l’espèce d’intérêt aquacole, Dicentrarchus labrax.

Réduction

Pour constituer une preuve de concept des effets bénéfiques un nombre suffisant d'individus a été choisi afin d’obtenir des interactions sociales entre les individus (le bar est un animal grégaire) et pour avoir un échantillon représentatif des comportements et des réponses à l'enrichissement (croissance, distribution horizontale, réponse à la nouveauté, niveau de stress).

Raffinement

Tout sera mis en place dans le cadre de la procédure pour limiter la souffrance et le stress des animaux. Pendant le marquage et les biométries nous utiliserons une procédure d'anesthésie optimisée pour cette espèce. Durant les phases d’élevage, les poissons seront en condition optimale d’alimentation (ad libitum alimentaire). La luminosité du bassin sera réglée afin d’optimiser l’apaisement des poissons avec l’utilisation d’un cycle correspondant à un ensoleillement avec 14 heures de jour et 10 heures de nuit comprenant une phase d’aube et de crépuscule.

Choix des espèces

Dicentrarchus labrax est une espèce d’importance majeure pour la pisciculture européenne. Pouvoir mesurer en conditions d’élevage les bénéfices que pourraient apporter l'enrichissement physique dans les bassins est une étape afin d’améliorer le bien-être en pisciculture. Il s'agit de poissons au stade juvénile, immatures et dont le sexe n'est pas déterminable extérieurement, le sex ratio est estimé autour de 50%. Ce stade de développement permet de mesurer une évolution significative de leur croissance, possiblement différente selon le traitement (enrichi vs. non enrichi).

320 poulets de chair vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis vendus vivants à l'issue. Chaque animal subit jusqu'à trois prélèvements sanguins au sinus occipital à l'âge adulte, pour comparer les effets d'une reproduction au sol et en cage sur la fertilité et le comportement. Le porteur présente l'étude comme une réponse aux "demandes sociétales de bien-être animal", tout en la reliant à des enjeux de sélection génétique et de performances de reproduction. Il indique que la reproduction au sol peut s'accompagner de picage, d'agressivité et de cannibalisme, et cible deux lignées de poulets à croissance lente et rapide.

Objectifs

En sélection, les lignées de volailles sont, pour une partie de leur vie, hébergées en cage individuelle. La reproduction en cage permet un suivi individuel de la ponte, mais surtout une reproduction par insémination artificielle qui permet de limiter la consanguinité en contrôlant les couples reproducteurs et de connaître le pedigree de la descendance à chaque génération. Aujourd’hui, nous cherchons à concevoir un élevage sans cage, plus en lien avec les demandes sociétales de bien-être animal. Si la reproduction au sol ouvre la possibilité d’exprimer des comportements naturels positifs (activité, bain de poussière,…), l’effet global sur le bien-être des animaux doit être mieux évalué. Des interactions sociales agressives entre adultes au sol peuvent s’accompagner d’une baisse du bien-être du troupeau, avec l’apparition de picage, de comportements violents voire de cannibalisme. D’autre part, ce mode d’élevage des reproducteurs pourrait avoir un effet sur la fertilité et la fécondité des mâles comme des femelles. Le but du projet est d’estimer la faisabilité et les conséquences d’une reproduction au sol sur le comportement et les performances des reproducteurs en utilisant deux lignées génétiques de poulets de chair, variant sur la vitesse de croissance et les caractéristiques métaboliques. Ce projet évaluera comment une reproduction au sol impacte le bien-être et la fertilité des animaux reproducteurs, et si cet impact varie entre lignées aux caractéristiques bien distinctes. Le projet implique des prises de sang sur les animaux pour évaluer le taux d’hormones indicatrices de comportements aggressifs et du niveau de stress des animaux.

Bénéfices attendus

Ce projet servira de socle à un renouvellement de nos pratiques pour accompagner la transition vers un mode alternatif d’élevage en sélection. A court terme, il permettra l’évaluation des pratiques prenant en compte : les effets positifs ou négatifs d’un élevage au sol sur le bien-être et les performances de reproduction des animaux. Il sera également important d’évaluer l’impact de la reproduction au sol sur le travail des animaliers. Au niveau scientifique, ce projet permettra une meilleure connaissance des interactions entre environnement d’élevage (cage vs sol) et génétique (croissance lente vs rapide) sur les performances de reproduction et le comportement des animaux.

Procédures

Chacun des 320 animaux, d’élevage en cage ou d’expérimentation au sol, seront soumis à 3 prélèvements sanguins maximum à l’âge adulte, séparés d’au moins 3 semaines entre eux. La technique de prélèvement de sang au sinus occipital ne dure que quelques secondes (15s environ).

Impact sur les animaux

320 animaux d’élevage en cage ou d’expérimentation au sol, seront soumis à 3 prélèvements sanguins à l’âge adulte. Les prélèvements sanguins à l’âge adulte entrainent un risque de douleur légère de courte durée, un léger risque d’hématome et un potentiel stress de contention.

Devenir

Tous les animaux n’ayant subi qu’une porcedure légère seront disponibles à la vente (animaux vivants).

Remplacement

Pour évaluer les possibilités de reproduction au sol des poulets de chair et connaître leur impact sur le bien-être, le modèle le plus adapté est le poulet de chair lui-même.

Réduction

Le nombre d'animaux nécessaires pour ce projet a été évalué d'après des publications scientifiques de simulation de précision de l'estimation des paramètres physiologiques et génétiques estimés dans ce projet. Les effectifs les plus faibles sont pour les mâles. De nombreux caractères seront testés, dont plusieurs ont déjà montré des différences significatives à moins de 20 individus. D’autre part, des prélèvements multiples, permettront de renforcer la puissance des effets observés entre traitements en utilisant moins d’animaux. Les femelles seront, elles, au nombre de 60 par traitement. Un sexe ratio de 1 mâle pour 3 femelles est le standard utilisé en reproduction en cage. Les animaux au sol permettront de tester trois traitements différents : au sol en sexes séparés (sans reproduction), au sol en reproduction libre, et au sol avec reproduction contrôlée (où un mâle est placé avec trois femelles choisies par l’expérimentateur), pour réduire le nombre total d’animaux utilisés.

Raffinement

Le calme et une contention soignée pendant la prise de sang seront mis en oeuvre. Par ailleurs, les animaux voués à l’expérimentation de la reproduction au sol seront élevés sur copeaux, en groupe, et auront accès à l’aliment selon les schémas de rationnement. Un panel d’enrichissements du milieu sera disponible : perchoirs, cachettes, nids, et distribution de nourriture aléatoire dans la litière. En plus des bienfaits habituels des enrichissements, ces derniers seront cruciaux pour limiter l’agressivité entre les animaux, que ce soit les comportements harceleurs des mâles envers les femelles (cachettes), l’agressivité entre mâles, ou la compétition pour la nourriture (distribution dans la litière favorisant le grattage). Tous les animaux seront visités quotidiennement pendant 15 à 20 minutes. Si un animal est blessé ou malade (emplumement, picage) ou s’il est en souffrance (prostration permanente), il sera isolé en infirmerie jusqu’à récupération complete.

Choix des espèces

L’objectif étant l’etude de la reproduction au sol des poulets de chair, le modèle le plus adapté est le poulet de chair lui-même. Toutes les procédures seront realisées sur des animaux adultes, pour phénotyper des reproducteurs.

60 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Rendues amnésiques par la scopolamine, elles passent un test de mémoire de travail spatiale et reçoivent des injections de deux agents pharmacologiques, pour vérifier si leur association améliore la mémoire, piste envisagée pour la maladie d'Alzheimer. Le porteur décrit une douleur légère liée aux injections et annonce n'attendre aucune nuisance du test comportemental. À l'issue, les cerveaux des 60 souris sont prélevés, et le porteur affirme qu'aucun modèle in vitro ne peut évaluer la mémoire.

Objectifs

Plusieurs données de la littérature indiquent que l’inhibition d’une enzyme cérébrale, la phosphodiestérase 7 (PDE7), pourrait s’avérer être une stratégie intéressante pour traiter les troubles de la mémoire induits par la maladie d’Alzheimer. En parallèle, il a également été montré que l’activation de certains récepteurs cérébraux (les récepteurs 5-HT4) engendrait des effets bénéfiques sur la mémoire chez l’animal. Notre hypothèse de recherche est que l’activation des récepteurs 5-HT4, conjuguée à l’inhibition des PDE7, exercerait des effets bénéfiques puissants sur la mémoire. Notre étude vise à démontrer, chez l’animal, la preuve d’intérêt de cette association. Cette étude pilote sera réalisée dans un modèle d’amnésie induite par la scopolamine chez la souris adulte.

Bénéfices attendus

Cette étude pilote permettra de valider la preuve de concept de l’intérêt d’une association de deux agents pharmacologiques pour lutter contre des déficits de mémoire induits chez la souris. Si notre preuve de concept est validée, nous pourrons envisager d’approfondir l’étude de l’efficacité de cette approche dans un modèle animal de la maladie d’Alzheimer.

Procédures

Les 60 souris seront exposées trois fois à un test comportemental (test de mémoire de travail spatiale) d’une durée de 5 min et n’engendrant aucune nuisance chez l’animal. A chaque session de test, chaque souris recevra 2 ou 3 injections aigües d’agents pharmacologiques. Chaque injection (voie intra-péritonéale et sous-cutanée) nécessite une contention de l’animal et prendra environ une minute par souris. L’ensemble de la procédure durera 1 mois, comprenant 3 sessions de 5 min de test de mémoire séparées de 2 semaines chacune.

Impact sur les animaux

Lors de ce projet, les animaux vont subir des administrations par voies intra-péritonéale et sous-cutanée nécessitant une contention. Un stress physique et une douleur légère dus aux injections sont attendus lors de ces manipulations. Aucune nuisance sur la souris n’est attendue suite à la réalisation de la tâche comportementale (test d’exploration réalisé en situation libre, d’une durée de 5 minute par souris). Enfin, concernant les agents pharmacologiques utilisés, aucun d’entre eux, aux doses envisagées, n’est connu pour induire des nuisances ou effets indésirables chez la souris. Seule la scopolamine est utilisée comme agent amnésiant, et dont les effets délétères sur la mémoire ne sont que transitoires (moins de 24h).

Devenir

A l’issue de l’unique procédure présentée dans ce projet, tous les animaux (n=60 souris) seront mis à mort. Les cerveaux de tous les animaux seront prélevés afin de réaliser des études post-mortem complémentaires.

Remplacement

Ce projet vise à favoriser le développement de nouveaux médicaments susceptibles d’avoir un intérêt dans le cadre de la prévention et/ou le traitement de pathologies telles que la maladie d’Alzheimer. Or la recherche de nouveaux médicaments nécessite (scientifiquement et règlementairement) l’utilisation d’espèces animales. De plus, l’évaluation des performances de mémoire ne peut être réalisée que sur un organisme capable d’effectuer une tâche cognitive (ici un test de mémoire de travail spatiale). Ainsi, aucun remplacement par des modèles in vitro ou in silico (modèles mathématiques, bio-informatique) ne peut être réalisé.

Réduction

Un total de 60 souris sera nécessaire pour cette étude pilote. En faveur d’une réduction du nombre d’animaux utilisé, nous avons choisi d’utiliser à la fois des souris femelles et des souris mâles. Nous avons également choisi de réaliser successivement les trois sessions expérimentales sur les mêmes souris et de poursuivre cette étude comportementale par des mesures post-mortem.

Raffinement

Afin de réduire la douleur, souffrance et angoisse infligées, les animaux seront maintenus dans des conditions d’hébergement optimales et stables : température, cycle de lumière, hygrométrie, enrichissement minimal du milieu d’hébergement (maisonnette, papier kraft), cage de dimension 24cm (l) x 40cm (L) x 18cm (h) apportant une surface au sol de 160 cm² par animal. Ils seront surveillés quotidiennement par un personnel qualifié et une attention particulière sera apportée à l’apparence physique externe des animaux, aux variations éventuelles de poids ainsi qu’aux changements de comportements. Les injections intra-péritonéales et sous-cutanées seront réalisées exclusivement par un personnel qualifié. Afin de diminuer le stress de nos animaux, un protocole de familiarisation des animaux à l’animalerie et à l’expérimentateur sera mis en place sous la forme de handling dès l’arrivée des animaux au sein de notre animalerie. Afin de réduire la douleur et la détresse de nos animaux nous avons choisi un point limite précoce et compatible avec les objectifs scientifiques de notre recherche.

Choix des espèces

Les souris font partie des espèces animales les plus exploitées en recherche biomédicale du fait de leur facilité de reproduction et de la similarité du système nerveux central qu’elles présentent avec l’Homme. Leur comportement est bien décrit et il est possible d’en mesurer les modifications. Les modèles murins possèdent une bonne faculté d’apprentissage justifiant leur utilisation dans l’étude de la mémoire. Des souris de souche C57BL6 adultes (minimum 8 semaines d’âge) seront utilisées dans ce projet, un âge auquel les grandes fonctions physiologiques sont arrivées à maturité.