Éthologie / comportement / biologie animale
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Dynamiques cortico-ganglions de la base sous-tendant l’apprentissage de séquences
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150 canaris vont être utilisés dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance allant jusqu'à modéré, une partie sous anesthésie sans réveil. Les mâles subissent des chirurgies intracérébrales de trois à sept heures pour y injecter des traceurs, poser des électrodes d'enregistrement ou provoquer des lésions, et sont tués pour prélèvement du cerveau, tandis que les femelles sont maintenues en vie et rendues à la colonie. Le porteur décrit un projet de recherche fondamentale sur les mécanismes cérébraux du chant, dont il rapproche l'organisation de celle du langage humain. Il affirme que l'imagerie ne permet pas la résolution nécessaire et que les enregistrements neuronaux sont impossibles chez l'humain.
Objectifs
L’organisation des signaux acoustiques (la syntaxe) est un aspect essentiel de la communication vocale animale. Les oiseaux chanteurs en particulier produisent des chants composés de suites d’éléments sonores appelés syllabes. Si chez certaines espèces, comme le diamant mandarin, les chants ont une organisation simple (linéaire) des syllabes, chez d’autres, telles le canari domestique, l’organisation des syllabes repose sur des règles complexes et notamment des dépendances à long terme (la probabilité de produire une syllabe précise peut dépendre de celles produites plusieurs secondes auparavant). Ces règles syntaxiques sont semblables à celles décrites chez les humains. Les canaris présentent par ailleurs une plasticité annuelle de leurs chants. Les canaris constituent donc un modèle idéal pour déterminer les mécanismes neuronaux de la production et de la variabilité de la syntaxe vocale. Le comportement de chant résulte d’un apprentissage sensorimoteur et met en jeu un réseau de structures cérébrales dédiées. Le contrôle neuronal de la production du chant est assuré par un ensemble de zones cérébrales "corticales" hiérarchiquement organisées et spécialisées dans le chant. Si des études ont mis en avant les mécanismes sous-tendant la variabilité acoustique des chants, ceux mis en jeu dans le contrôle de l'organisation des éléments constitutifs des chants restent méconnus. Notre objectif ici est de déterminer le réseau neuroanatomique impliqué dans le contrôle de la variabilité d'organisation des éléments du chant et d'en caractériser les propriétés neurophysiologiques.
Bénéfices attendus
Ce projet de recherche fondamentale bénéficera en premier à la communauté spécialisée dans le domaine de recherche de la neuroéthologie du chant des oiseaux. Il apportera aussi des connaissances essentielles pour mieux comprendre les potentiels déficits observés dans la parole humaine. En effet, de nombreusess études ont mis en avant les analogies du comportement de chant des oiseaux chanteurs et du langage humain. Ces analogies ont été identifiées d'un point de vue comportemental (l'acquisition du chant et du langage mettant en jeu les mêmes étapes) et neurobiologiques (analogies moléculaires et cellulaires). Par ailleurs, des lésions ou perturbations des structures cérébrales dédiées au comportement de chant induisent des déficits comportementaux semblables à ceux observés chez les humains, tels que des bégaiements ou des retards d'apprentissage. Nombre de ces déficits chez les oiseaux chanteurs rappellent les troubles de la parole observés chez les humains atteints de pathologies neurodégénératives touchant les ganglions de la base (maladie de Parkinson ou de Huntington par exemple). Enfin, les méthodologies d'étude et d'analyse déployées permettront des avancées technologiques en lien avec le traitement de grand jeu de données (big data) et pourront nourrir des projets de recherche computationnelle et de modélisation future.
Procédures
Un prélèvement sanguin (une à deux gouttes de sang) sera effectué sur tous les oiseaux, une seule fois par oiseau. Cette procédure ne dure que quelques minutes et ne nécessite pas l'anesthésie de l'oiseau. Les oiseaux seront soumis à diverses procédures chirurgicales intracérébrales. Chaque oiseau ne subira qu'un seul type d'intervention chirurgicale et qu'une seule fois. Suivant l'opération chirurgicale, effectuée sous anesthésie générale, la durée varie de 3 à 7h.
Impact sur les animaux
Ce projet impliquera de placer une partie des oiseaux utilisés pour les expériences dans des caissons d'isolation acoustique individuels afin d'enregistrer leurs vocalisations. Cette méthode est la seule permettant d'enregistrer les vocalisations des oiseaux avec la meilleure qualité possible pour mener nos études. Certains oiseaux subiront par ailleurs des chirurgies intracérébrales afin d'injecter des agents chimiques (traceurs neuronaux pour identifier les projections neuronales ou acide pour réaliser des lésions cérébrales), des électrodes d'enregistrement (pour enregistrer les activités des neurones) ou des électrodes de stimulation électrique (pour procéder à des stimulations électriques intracérébrales localisées).
Devenir
Pour l'ensemble des procédures de ce projet, tous les animaux identifiés comme femelles seront maintenus en vie et retourneront dans la colonie, ce projet ne portant que sur les mâles canaris. A l'issue des différentes procédures, tous les mâles seront euthanasiés. La collecte du cerveau à la fin de chacune de ces procédures est essentielle afin de 1/pouvoir identifier les projections entre les structures cérébrales d'intérêt, 2/ pouvoir identifier les points d'insertion des électrodes d'enregistrement ou de stimulation électrique, 3/pour caractériser l'étendue de la lésion cérébrale.
Remplacement
Le but de nos recherches est de déterminer les mécanismes neurobiologiques mis en jeu dans l’apprentissage, la production et la perception de vocalisations. Pour cela, les oiseaux constituent un remarquable modèle d’étude, leurs vocalisations présentant des points communs avec la parole humaine et un ensemble de structures cérébrales étant dédié à la perception, la production et au contrôle des vocalisations. Les technologies actuelles (IRM) ne permettent pas d'avoir un niveau de résolution suffisamment fin pour analyser l'activité de neurones à des échelles temporelles de l'ordre de la milliseconde. Mener ces expériences reposant notamment sur des enregistrements électrophysiologiques de l’activité neuronale et des stimulations intracérébrales, qui ne sont pas possibles chez le sujet humain (sauf dans certaines conditions particulières), permet d’avancer dans la compréhension des processus neurobiologiques en général et dans le comportement vocal des oiseaux en particulier.
Réduction
Afin de limiter au maximum le nombre d’animaux à utiliser et d’adapter le protocole expérimental, nous conduirons les expériences sur un seul oiseau à la fois. Cela nous permettra de traiter les éventuelles difficultés les unes après les autres. Par ailleurs, cela nous permettra de ne collecter que le nombre de données nécessaires pour obtenir suffisamment de puissance statistique. Lorsqu’un oiseau aura subi une opération chirurgicale, celui-ci sera maintenu seul dans une cage jusqu’à récupération (que nous estimons à 48h) mais de façon à ce qu’il puisse voir et entendre ses congénères. Des oiseaux stressés ou en souffrance ne vocalisant pas, ils seront contrôlés au quotidien. Un antalgique sera administré lors de l’opération chirurgicale et tant que l’oiseau montre des signes de douleur (inactivité, absence de vocalisations, posture prostrée).
Raffinement
Avant toute procédure chirugicale, les oiseaux reçoivent une administration d'un analgésique. La chirurgie s'opère sous anesthésie générale. Lorsqu’un oiseau aura subi une opération chirurgicale, celui-ci sera maintenu seul dans une cage jusqu’à récupération (que nous estimons à 48h) mais de façon à ce qu’il puisse voir et entendre ses congénères. Des oiseaux stressés ou en souffrance ne vocalisant pas, ils seront contrôlés au quotidien. Un antalgique sera administré lors de l’opération chirurgicale et tant que l’oiseau montre des signes de douleur (inactivité, absence de vocalisations, posture prostrée). Le point limite est atteint lorsqu’un oiseau montre une absence de réaction (absence d'envol lorsque l'oiseau est touché par l'expérimentateur) ou une réaction faible à l'expérimentateur (envol au touché de l’oiseau) sur 2 jours consécutifs.
Choix des espèces
Pour comprendre les processus sous-tendant le contrôle vocal, les oiseaux chanteurs constituent un modèle de choix. Ils présentent des capacités remarquables de modulation et de contrôle de leurs vocalisations. Ils possèdent un ensemble de structures cérébrales spécialisées dans ce comportement. Plusieurs parallèles avec l'apprentissage vocal chez l’humain existent (période sensible pour l'apprentissage, répertoire de gestes moteurs vocaux). Notons que si cette capacité d'apprentissage vocal est fréquente chez les oiseaux, elle est beaucoup plus rare chez les mammifères, et, en l'état actuel des connaissances, absente chez les invertébrés. Nous nous proposons d’étudier en particulier les canaris domestiques (Serinus canaria). Ces oiseaux produisent des chants variables constitués d'éléments acoustiques organisés suivant des règles de dépendance aussi identifiée dans le langage humain. Ils s’adaptent parfaitement à la vie en captivité. Enfin, le réseau de structures cérébrales mis en jeu dans leur comportement vocal est très précisément connu et décrit dans la littérature, permettant une comparaison fiable des données et une mise en perspective des résultats obtenus. Tous les animaux utilisés dans cette étude seront âgés d'au moins 100 jours. A cet âge, les canaris sont depuis longtemps sortis de leur nid et indépendant. Ils commencent à pratiquer leur chant à cet âge là, ce qui nous intéresse tout particulièrement dans cette étude.
Régulation de l’évitement comportemental dans l’hippocampe
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- Système nerveux
704 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dont quatre cents dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et trois cents en gravité modérée. Génétiquement modifiées, elles reçoivent des injections, une à deux chirurgies stéréotaxiques du cerveau et un test d'évitement de place répété cinq jours, avant mise à mort pour analyse des organes. L'objet est fondamental, identifier les circuits de l'hippocampe qui commandent l'évitement, le porteur reliant ce comportement au stress post-traumatique et espérant à terme des cibles thérapeutiques. Il affirme qu'il est "impossible de remplacer l'animal vivant" pour étudier ce comportement.
Objectifs
Ce projet a pour objectif général d’identifier les circuits neuronaux impliqués dans l’évitement de place chez la souris. Ce projet se focalisera sur les neurones de l’hippocampe qui jouent un rôle clef dans la navigation spatiale et les comportements de défense. Or, aucune étude à ce jour n’a cherché à comprendre comment l’hippocampe contrôle l’évitement de place chez la souris. Ce projet nécessitera ainsi l'utilisation de différentes lignées de souris transgéniques permettant la manipulation et enregistrement de l’activité au sein de ce circuit.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à identifier comment les souris apprennent à éviter un lieu dangereux et à cesser d’éviter un lieu qui ne l’est plus. Ce phénomène, autrement appelé persistance d’évitement est couramment observé dans le syndrôme de stress post traumatique. Cet évitement comportemental et cognitif excessif limite l’efficacité de la thérapie comportementale. Comprendre son corrélat neuronal pourrait donc permettre d’identifier des cibles thérapeutiques pour le traitement de l’évitement persistant chez les patients atteints de stress post-traumatique.
Procédures
Ce projet s’étalera sur 5 ans et impliquera 6 procédures expérimentales. Les procédures comprennent toutes les injections intra-péritonéales (3 injections sur la vie de l'animal, quelques secondes), la chirurgie stéréotaxique (1 à 2 chirurgies d'une heure chacune), le comportement (5 jours, 30 min par jour) et la mise à mort (quelques secondes) pour collecter les organes pour analyse ultérieure.
Impact sur les animaux
Le comportement d’évitement de place, les injections intrapéritonéales, les approches de chirurgie stéréotaxique, et la mise a mort engendrent des douleurs et stress modéré. L'isolement engendre de l'inconfort modéré.
Devenir
Notre étude nécessite de mettre à mort les animaux pour récupérer les organes que nous étudierons notamment par histologie.
Remplacement
Il est impossible de remplacer l’animal vivant pour l’étude du comportement d’évitement. La souris représente un modèle de choix pour notre projet par la possibilité d’étudier des individus génétiquement modifiés et dont la physiologie générale est suffisamment proche de celle de l’être humain pour que les informations obtenues soient pertinentes sur un plan médical.
Réduction
Nous prévoyons d’utiliser un maximum de 704 souris adultes (mâles et femelles) sur un période de 5 ans. Nous avons optimisé les protocoles afin de réduire au maximum le nombre de souris utilisées en respectant les règles de bonnes pratiques de laboratoire pour le respect des animaux. Les animaux mâles et femelles seront utilisés pour toutes les expériences. L'analyse des données se fera avec des analyses statistiques en tenant compte du sexe car dans de nombreux cas le niveau basal dans les tâches comportementales est différent. Ceci nous permettra d'utiliser toutes les souris générées.
Raffinement
Enfin, en vue du raffinement des procédures, un soin particulier est apporté aux questions relatives au bien-être animal. Le manque d’interactions sociales pour les expériences ou les souris sont stabulées individuellement est compensé par un enrichissement des cages avec des cylindres de coton permettant de stimuler l’activité naturelle, diminuer le stress et faciliter la thermorégulation. En outre, les cages, transparentes, sont proches les unes des autres afin que chaque animal puisse avoir un contact visuel avec ses congénères. Avant chaque procédure expérimentale, les animaux sont manipulés fréquemment afin de les habituer aux expérimentateurs et réduire ainsi leur stress. Enfin, pour les procédures impliquant une neurochirurgie, un protocole d’anesthésie et d’analgésie péri- opératoire est en place afin de garantir la bonne prise en charge de nos animaux. La santé des animaux sera surveillée tout au long de l'expérience et évaluée grâce à une grille codifiant le niveau de bien être et des points limites adaptés. Cela nous permettra d'intervenir immédiatement et de manière appropriée si un premier signe de souffrance est détecté.
Choix des espèces
L’évitement est un comportement extrêmement important pour la survie et est donc conservé chez les mammifères. Par ailleurs, ce projet requiert l’étude fine de populations de neurones accessibles uniquement via des modèles murins transgéniques. Les souris se reproduisent rapidement (une portée par mois) et leur système nerveux atteint son développement adulte en 12 semaines. Ainsi, la souris adulte représente un modèle de choix pour étudier les mécanismes neuronaux qui contrôlent le comportement d’évitement.
Suivi longitudinal de deux populations de chevreuils étudiées à différents niveaux d’organisation biologique
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
3 500 chevreuils vont être capturés puis relâchés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Chaque animal capturé au filet reçoit des boucles auriculaires, un transpondeur sous-cutané et subit des prélèvements de sang, de poils, de fèces et de parasites, pour un suivi démographique et physiologique de deux populations closes. Le porteur indique que la capture provoque un stress et une mobilité réduite, parfois une myopathie de capture ou des fractures, et chiffre à 3,5 % la part des animaux morts ou mis à mort lors des captures hivernales entre 1993 et 2022. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune méthode in vitro ou in silico ne se substitue au suivi longitudinal d'individus marqués, qu'il juge "indispensable".
Objectifs
De par leur rôle dans la dynamique de la biodiversité, leur valeur patrimoniale et leurs interactions croissantes avec les activités humaines, il est de plus en plus nécessaire de bien comprendre la dynamique des populations, l'utilisation de l'espace, l'éco-épidémiologie et l'éco-physiologie des grands mammifères herbivores. C'est dans cette optique que notre laboratoire pilote des programmes de recherche intégratifs sur l'ensemble des espèces de grands mammifères herbivores, en collaboration étroite avec la Direction de la Recherche et de l’Appui Scientifique de l'Office Français de la Biodiversité (OFB). L’objectif du présent programme de recherche est la perpétuation d’un suivi démographique, phénotypique, génétique, physiologique et épidémiologique de deux populations de chevreuils (Capreolus capreolus), une peuplant un territoire d'études dans le nord-est de la France et l’autre une réserve biologique dans l’ouest de la France. Ces deux populations sont encloses et très faiblement chassées. Depuis 1975 (pour la première population) et 1977 (pour la seconde), et le début du programme de Capture-Marquage-Recapture, la collecte des données s’est enrichie pour répondre aux questions posées dans des projets scientifiques aux thématiques diverses (ex : démographie, communautés de parasites, horloges moléculaires, interaction entre stress et immunité). Les suivis individuels de ces populations constituent aujourd’hui deux des suivis longitudinaux de populations sauvages les plus longs et complets au monde, fait d’autant plus exceptionnel qu’il concerne deux populations contrastées en termes de conditions environnementales, permettant ainsi d’étudier le rôle de l'environnement sur les processus éco-évolutifs et éco-épidémiologiques. Les suivis à long-termes de populations naturelles constituent aujourd’hui une ressource scientifique précieuse à préserver. Notre objectif est donc de mettre notre programme de recherche sur le suivi du chevreuil (et la collecte de données associée) en adéquation et au service de projets scientifiques ambitieux et multi-disciplinaires, tout en respectant la sécurité et le bien-être des animaux.
Bénéfices attendus
Ce projet à long terme est fondé sur le suivi détaillé des trajectoires individuelles de chevreuils faisant face à des contextes environnementaux très variés aussi bien au sein (variation entre cohortes, variation spatiale de la qualité d’habitat) qu’entre (productivité de l’habitat et conditions climatiques très contrastées) populations. Ce cadre unique permettra (1) de quantifier l’importance des différences individuelles de trajectoires démographiques, comportementales, et physiologiques, (2) d’identifier les facteurs responsables de cette hétérogénéité, (3) d’appréhender la covariation entre ces trajectoires pour établir une typologie, et (4) de mesurer la performance de chaque type de trajectoires et de prédire leur fréquence relative suivant le contexte environnemental. Ces tâches permettront de tester empiriquement de nombreuses théories actuelles de la biologie évolutive qui restent difficiles à appréhender en milieu naturel, et plus généralement de quantifier le rôle respectif des contraintes, du hasard et de l’évolution adaptative dans la réponse des traits constitutifs des trajectoires individuelles aux changement de conditions environnementales. En plus de ces bénéfices en termes d’une meilleure compréhension des processus biologiques agissant dans la nature, ce projet a clairement une forte valeur sociétale. Ciblant une espèce « ingénieure des écosystèmes » qui est actuellement l’espèce de grand mammifère la plus abondante et l’une des plus intensivement chassée en France (avec près de 500 000 individus tirés chaque année) et dans toute l’Europe, ce projet apportera les connaissances nécessaires à une gestion plus raisonnée du chevreuil afin de limiter les conflits avec les activités humaines tels que l’augmentation des collisions automobiles, la prévalence de la maladie de Lyme, ou les dégâts à la régénération forestière.
Procédures
Dans le cadre des captures hivernales, les animaux d’âge connu (c’est-à-dire capturés pour la première fois alors qu’ils étaient faons ou chevrillards) seront soumis aux interventions suivantes : une pose de boucles auriculaires à la première capture (si non marqué - durée 1 min), une pose de transpondeur sous-cutané (si non marqué - durée 1 min), un prélèvement de sang par an maximum (durée 1 min), un prélèvement de poils par an maximum (durée 1 min), un prélèvement de fèces par an maximum (durée 2 min), et un prélèvement de parasites externes (durée 1 min). Les animaux d’âge non connu (c’est-à-dire capturés pour la première fois alors qu’ils étaient déjà adultes) ne seront soumis qu’au prélèvement de fèces. Dans le cadre de la recherche et du marquage des faons nouveau-nés, les interventions sur animaux vigiles correspondront à la pose de boucles auriculaires (durée 1 min) et à un prélèvement de sang (durée 1 min).
Impact sur les animaux
La principale nuisance attendue est le stress causé par la capture (phase de course avant la capture au filet puis phase de manipulation pour la mise en sabot) et par la manipulation sur la table. La conséquence la plus fréquente de ce stress est une mobilité réduite dans les jours suivant la capture, dont la durée a été évaluée à 14 jours chez le cerf de Virginie. Plus rarement, peut survenir une myopathie de capture (fréquence évaluée à moins de 2% des cas lorsque des bonnes pratiques sont respectées), s’exprimant essentiellement soit sous la forme d’un choc post-capture (dans les 6 heures suivant la capture, avec risque mortel) soit sous la forme d’un syndrome d’ataxie-myoglobinurie (dans les heures ou jours suivant la capture). Une douleur pourrait être liée à une manipulation maladroite, à la prise de sang, à la pose de boucles auriculaires et du transpondeur. La douleur associée au protocole est donc modérée et de courte durée et ne persiste pas au-delà de la manipulation. Les réactions de fuite ou de lutte peuvent avoir pour conséquences des traumatismes physiques: occasionnellement des plaies sans conséquences majeures, ou rarement des fractures ou des atteintes articulaires, ces dernières pouvant entraîner un risque mortel. Au total, pour les années 1993-2022, le pourcentage d’animaux morts ou mis à mort au cours des captures hivernales était de 3,5% dans la population de l’ouest de la France (de 1,2% à 8,3%) et de 2,7% dans celle du nord-est (de 0,8% à 5,7%). Il était stable au fil du temps dans la première et a eu tendance à diminuer à dans la seconde. La différence entre les deux populations et les variations interannuelles semblent liées à la condition physique des animaux, généralement meilleure dans la population du nord-est que dans celle de l’ouest. Ainsi, dans cette population, l’année de plus forte mortalité associée aux captures était l’hiver 2003-2004 faisant suite à la sécheresse de l’été 2003 (8,3%), et était due en partie à la présence exceptionnelle de faons de très petite masse (
Devenir
Remis en liberté.
Remplacement
Notre programme de recherche sur le chevreuil repose en grande partie sur l’étude des réponses individuelles et populationnelles aux variations des conditions environnementales d’origines diverses (e.g. conditions climatiques, ressources, pollution, agents pathogènes). Ces réponses sont étudiées aux niveaux comportemental, physiologique et démographique. Le suivi longitudinal d’individus marqués, permettant de quantifier les trajectoires individuelles est donc indispensable, tout comme le prélèvement de tissus biologiques sur ces mêmes individus. Il n’existe donc, par essence, aucune méthode substitutive à notre protocole de recherche. Les approches in vitro ou in silico ne permettent pas d’étudier simultanément (i) les réponses aux variations des conditions environnementales d’origines diverses (climat, pollution, pathogène) de manière intégrée (des réponses physiologiques complexes jusqu’à leurs conséquences sur la valeur sélective) au niveau individuel, et (ii) les conséquences démographiques au niveau populationnel. Notre protocole a été réfléchi de sorte à ce que toutes les quantités de tissus prélevées soient en adéquation avec des objectifs pré-définis précis. Toutefois, si certains échantillons s’avéraient non utilisés ou si une amélioration des protocoles de biologie moléculaire permettait de réduire la quantité de tissus à utiliser pour la quantification d’un paramètre donné, les échantillons supplémentaires et restants seraient mis à disposition de notre réseau de collaborations (et participeraient ainsi à du remplacement pour des projets futurs).
Réduction
Chaque année, un total de 350 à 500 animaux sont capturés sur les deux sites (entre 150 et 250 dans la population du nord-est et entre 200 et 250 dans la population de l’ouest sur les 10 dernières années). Environ 50% de ces animaux sont capturés pour la première fois (et donc marqués à cette occasion) ; 50% sont des animaux qui ont déjà été capturés et marqués une année précédente. Ce nombre permet de maintenir une proportion importante d’animaux marqués dans la population (> 50%) et d'obtenir des estimations précises des paramètres démographiques. Comme il n'est pas possible de prendre en compte les effets de l'âge sur les paramètres démographiques et physiologiques à partir des animaux d'âge non connu, ces derniers ne font pas l'objet de prélèvements biologiques (hormis un morceau de cartilage auriculaire pour la reconstitution du pédigrée) mais sont examinés, pesés et mesurés. En effet, l'âge et le sexe des animaux ont des effets marqués sur les traits d'histoire de vie et les mesures physiologiques, et un effectif minimum situé entre 80 et 100 prélèvements par an et par population est nécessaire pour appréhender la forte hétérogénéité entre individus et obtenir des mesures précises des marqueurs physiologiques étudiés. En outre, le chevreuil est une espèce avec une forte espérance de vie, ce qui nous permet d’étudier et de contrôler l’importance des conditions environnementales rencontrées dans l’environnement natal, et ainsi de prendre en compte les effets de l’année de naissance (appelés ‘effet cohorte’). La fourchette de 80-100 prélèvements annuels (en fonction de la réussite des captures) par site sur des animaux d’âge connu nous permet d’assurer la capture d’individus de chaque cohorte non éteinte, même pour les cohortes de plus mauvaise qualité. En termes de réduction de l'inconfort et des prélèvements, les manipulations qui peuvent être stressantes ou douloureuses pour l’animal (pose de boucle auriculaire et transpondeur) sont réalisées une seule fois dans sa vie (excepté les cas rares où l'individu a perdu une de ses marques). Les autres prélèvements réalisés sur les adultes (captures hivernales) ou les faons (au printemps) ne sont réalisés qu’une seule fois dans l’année. Si un animal d’âge connu venait à être capturé une seconde fois dans la même saison, aucun prélèvement ne serait pris et l’animal serait relâché le plus rapidement possible.
Raffinement
Afin de minimiser le stress, les manipulations sont effectuées dans un local réservé à cet effet par du personnel formé et qualifié. Les animaux ont les yeux couverts d’un tissu le temps que les prélèvements soient réalisés et sont manipulés le plus silencieusement possible. Ils sont ensuite transférés dans une autre pièce au calme en attendant d'être relâchés. La durée totale entre la capture et le relâcher est de 2 à 6 heures incluant 10 (mâles) à 20 (femelles) minutes de contention et de manipulation en dehors du sabot (boite de contention). La survie des animaux est tout à fait conforme à ce que l'on observe chez les autres espèces de mammifères terrestres de taille similaire (sauf Primates). La survie annuelle des jeunes (jusqu'à 1 an) est très variable en fonction des conditions environnementales (
Choix des espèces
Le chevreuil est un ongulé forestier commun, pour lequel les techniques de capture et de contention sont éprouvées et qui présentent des enjeux importants en termes de gestion cynégétique (actions de gestion de la faune sauvage par la chasse), forestière et sanitaire. C’est un mammifère au cycle de vie lent, plus proche de l’homme que les modèles murins, ce qui multiplie les implications et la portée scientifique de nos travaux situés à l’interface de l’écologie et des sciences de la santé. Le chevreuil est aussi la seule espèce de mammifère au monde pour laquelle deux populations vivant en milieux contrastés sont suivies intensivement depuis des décennies. Cet atout permet de capitaliser sur les données démographiques et environnementales (qualité de l’habitat, conditions climatiques) collectées sur plus de 2000 individus dans le cadre de nos projets (maximisant ainsi le remplacement), mais également de profiter de l’expérience passée pour raffiner nos protocoles. Tous les stades de développement seront utilisés. L’âge des chevreuils ne pouvant être déterminé avec exactitude que durant leur première année de vie (grâce à l’analyse de la dentition et l’éruption des incisives), il est nécessaire de capturer les nouveaux individus (pas encore marqués) avant un an pour suivre ensuite des animaux d’âge connu. De plus, l’un des objectifs du projet étant d’estimer la survie des jeunes individus (notamment la phase de vie précoce entre la naissance et l’entrée de l’hiver, cruciale dans la dynamique des populations chez cette espèce), les chevreuils sont capturés à 2 périodes distinctes dans l’année: au printemps au moment de leur naissance (faons nouveau-nés) et pendant leur premier hiver lorsqu’ils sont âgés de 7 à 9 mois (chevrillards). Les captures hivernales sont aussi l’occasion de capturer des animaux adultes d’âge connu (s’ils ont été marqués faons et/ou chevrillards) et des animaux adultes d’âge non connu (pas marqués faons ni chevrillards).
Effets de la température sur la physiologie et l’écologie du médaka.
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
80 médakas vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les poissons sont manipulés, photographiés et pesés, puis soumis par couple à une montée rapide de température jusqu'à la perte d'équilibre, pour mesurer leur tolérance thermique dans un contexte de changement climatique. Le porteur reconnaît un stress lié aux manipulations et au stress thermique, les poissons étant mis à mort après deux semaines pour prélever leurs muscles et alimenter une banque de tissus. Il affirme que l'étude de l'écologie ne peut se faire ni sur cellules ni sur tissus isolés.
Objectifs
Les effets du changement climatique sur la faune et la flore sont déjà bien visibles. Un des grands défis en écologie est donc d’identifier les effets de ce changement sur la survie des espèces et la biodiversité. L'objectif de ce projet est d’examiner comment la température influence les réponses physiologiques du poisson médaka Oryzias latipes. Nous voulons utiliser des poissons élevés à deux températures afin de réaliser des mesures de tolérance thermique (résistance à des températures chaudes) pour déterminer si les poissons peuvent s’adapter à des températures plus élevées. Nous nous attendons à ce que les poissons élevés à des températures chaudes puissent tolérer des températures plus élevées que ceux élevés à des températures froides. L’objectif de ce projet est donc de tester cette hypothèse.
Bénéfices attendus
Ce projet apportera des connaissances essentielles à propos de l’adaptation des poissons à des températures plus chaudes.
Procédures
Les poissons seront soumis à des manipulations en laboratoire (transfert entre aquariums, mesures morphométriques et pesées). Les transferts durent environ 10 secondes et le poisson est immergé dans un bac de 2L. Pour les mesures morphométriques, nous prenons des photographies des poissons dans une boite de pétri avec un fond d’eau afin que les poissons restent immergés mais sans possibilité de nager. La prise de photo prend 30 secondes. Pour peser les poissons, chaque poisson est transféré individuellement dans un bac de 2L noir opaque. Le contenant et son contenu sont ensuite pesés à l'aide d'une balance de précision. Le poisson est ensuite retourné à l'élevage. Cette manipulation est rapide (1 minute par poisson) et le poisson reste immergé. Pendant l’expérience de tolérance thermique, les poissons subiront une augmentation rapide de la température et serons sortis du groupe pour être placés en couple. L’expérience durera 4h au maximum pendant lesquelles les poissons seront exposés (par couple) à une montée rapide de la température jusqu’à la perte de l’équilibre du poisson qui est utilisée comme indicateur du CTmax. Les poissons ne feront l’expérience qu’une seule fois.
Impact sur les animaux
Tout d’abord, les poissons subiront un léger stress lors des manipulations en laboratoire (transfert entre aquariums, photographie et pesées). Les poissons subiront un stress plus important lors des expériences de tolérance thermique en raison du stress thermique et de la sortie du groupe (isolement en couple). Néanmoins, ce type d’expérience est pratiqué sur les poissons depuis des décennies et n’entraîne pas de mortalité. Dans notre cas, l’expérience sera de courte durée (4 heures maximum) et les poissons ne feront l’expérience qu’une seule fois.
Devenir
Pour cette expérience, n=80 (40 mâles, 40 femelles) individus seront utilisés au total pour la mesure de tolérance thermique. Après deux semaines de récupération, ils seront ensuite mis à mort. Leurs muscles seront ensuite utilisés pour effectuer des mesures de respiration tissulaire. De plus, tous les individus seront stockés dans une banque de tissus pour des analyses ultérieures.
Remplacement
L'écologie a pour objet l'étude des populations et des écosystèmes. Il n'est donc pas possible de substituer des cellules ou des tissus à des individus pour de telles recherches. Le modèle animal ne peut pas être remplacé pour répondre à la problématique posée (règle des 3 R : Remplacement) étant donné qu’il s’agit d’étudier les réponses comportementales et physiologiques des poissons.
Réduction
Nous prévoyons d’utiliser un total de 80 poissons. Puisque les mâles et les femelles ont des physiologies différentes, il est nécessaire de tester les deux sexes (mâles et femelles). Notre choix pour ce nombre de poisson est justifié par des tests statistiques qui indiquent que l’on doit tester 80 poissons pour pouvoir détecter une différence entre les poissons élevés à des températures chaudes et ceux élevés à des températures froides et pour détecter d’éventuelles différences entre les lignées.
Raffinement
Pour les transferts entre aquarium, nous utilisons un bac de 2L avec un fond noir pour ne pas stresser les poissons. Les transferts sont rapides (10 secondes). Pour les photographies, nous prenons des photographies des poissons dans une boite avec un fond d’eau afin que les poissons restent immergés. La prise de photo prend 30 secondes et la lumière est tamisée pour réduire le stress au maximum. Pour peser les poissons, chaque poisson est transféré individuellement dans un bac de 2L noir opaque, contenant de l’eau de l’élevage (cette eau est changée à chaque poisson pour limiter le stress lié à la production d’hormones). Le poisson est ensuite transféré dans un petit contenant noir opaque contenant 100mL d’eau. Le contenant et son contenu sont ensuite pesés à l'aide d'une balance de précision. Le poisson est ensuite retourné à l'élevage. Cette manipulation est rapide (1 minute par poisson) et est effectuée sous lumière tamisée. Les mesures de tolérance thermique seront les plus courtes possible (4 heures maximum) et les poissons ne feront l’expérience qu’une seule fois. Les poissons pourront observer leurs congénères dans les aquariums voisins ce qui permettra de diminuer leur niveau de stress. Aucun personnel ne sera présent dans la pièce pendant les mesures (surveillance par caméra). Nous contrôlerons la température et l’oxygène pendant l’expérience et nous stopperons l’expérience si la montée en température n’est pas conforme au protocole (1°C par 10 minutes) ou si la concentration en oxygène est trop faible. Le lendemain de l’expérience de tolérance, les poissons sont transférés dans des aquariums à leur température d’élevage (bacs d’eau fraîche et oxygénée). Les poissons seront mis par couple mâle/femelle avec 6 couples par aquarium afin de limiter le stress lié à l’isolement. Si nous constatons que l’hébergement par couple pose un problème (ex : male agressif envers la femelle), nous ajouterons des poissons de l’élevage de taille plus petites ce qui nous permettra d’identifier nos poissons « tests » sans utiliser de marquage. Les poissons seront ainsi maintenus et nourris dans ces aquariums pendant deux semaines afin de s’assurer de leur bonne récupération. Nous évaluerons l’état sanitaire des poissons 30 minutes et 1 heure après la perte d‘équilibre, ainsi que le lendemain de l’expérience et ensuite après 3, 7, 10 et 14 jours.
Choix des espèces
Nous avons choisi le médaka car il vit naturellement dans les milieux peu profond et riches en nutriments, typiquement les rizières (d'où le nom du genre, Oryzias). Ces milieux sont très chauds en été et très froids en hiver. Ils sont donc naturellement très rustiques. Nous utiliserons des poissons adultes à l’optimum physiologique (âgés de 200 jours) correspondant à un standard concernant les mesures physiologiques puisque ces dernières peuvent différer selon l’âge des poissons.
Evaluation de la fertilité après induction et synchronisation des ovulations en utilisant une molécule GnRH de synthèse chez la brebis
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système urogénital
60 brebis vont être utilisées, gardées vivantes à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent un implant sous-cutané de mélatonine, une injection intramusculaire et dix-sept prises de sang à la jugulaire, pour évaluer une hormone de synthèse censée remplacer l'eCG dans la maîtrise de la reproduction. Le porteur reconnaît que la production de l'eCG "pose des problèmes en termes de bien-être animal" et vise à étaler la production de lait et de viande sur l'année. Il affirme que l'efficacité de ces hormones ne peut être évaluée que sur animaux vivants et qu'"aucune alternative n'existe".
Objectifs
La reproduction chez les ovins et caprins est saisonnière (en période de jours courts). Chez les deux sexes, il existe au cours de l’année une période d’activité sexuelle maximale (saison sexuelle), en général d’août à janvier, et une autre d’activité minimale ou de repos sexuel (contre-saison), en général de février à juillet. La durée de la saison sexuelle est très variable selon les races. La reproduction des brebis et des chèvres en contre-saison permet aux éleveurs d’étaler la production de lait ou de viande sur l’année, et ainsi de répondre à la demande des consommateurs. Dans le cadre de cette pratique (appelée « désaisonnement »), l’insémination animale (IA) est utilisée chez les petits ruminants quasi exclusivement après un traitement hormonal d’induction et de synchronisation des chaleurs et des ovulations (mimant les mécanismes endocriniens), méthode aujourd’hui la plus efficace pour désaisonner la mise à la reproduction. Les conditions de production de l’eCG (gonadotropine chorionique équine) utilisée dans le cadre de ce traitement posent des problèmes en termes de bien-être animal. C’est pourquoi le projet a pour objectif d’évaluer chez la brebis l’efficacité d’une molécule de synthèse (la GnRH, « Gonadotropin-Releasing Hormone » ou gonadolibérine, médicament vétérinaire) qui pourrait permettre à moyen-terme de remplacer l’eCG.
Bénéfices attendus
Le projet s'inscrit dans un contexte d'évolution des pratiques de maîtrise de la reproduction vers la réduction, voire la suppression, de l’utilisation de traitements hormonaux pour la synchronisation des chaleurs et des ovulations chez les ruminants. La recherche de méthodes alternatives est en cours, notamment via le développement et/ou l’évaluation de traitements vétérinaires (molécules de synthèse) posant moins de problème en termes de bien-être animal et d’enjeux environnementaux.
Procédures
Les brebis seront soumises à une pose d'implant sous-cutané de mélatonine (une seule fois par brebis, durée moyenne d'environ 30 secondes), à des injections par voie intramusculaire (une seule injection par brebis, durée de quelques secondes) et à des prises de sang (au total 17 prélèvements/brebis, durée de prélèvement moyenne d'environ 30 secondes par brebis).
Impact sur les animaux
Lors des prises de sang (par ponction à la veine jugulaire), des injections (par voie intramusculaire) et de la pose des implants sous-cutanés de mélatonine, les animaux peuvent ressentir une douleur légère de courte durée, mais pas de douleur chronique ou aigüe de forte intensité. Ces interventions n’entrainent pas d’altération de l’état général.
Devenir
Tous les animaux sont gardés en vie dans l'établissement utilisateur à l'issue du projet.
Remplacement
L’étude de l’efficacité des hormones gonadotropes sur l’induction et la synchronisation des ovulations chez les brebis ne peut être réalisée qu’avec l’utilisation d’animaux vivants. Aucune alternative n’existe.
Réduction
Le projet utilisera 60 brebis réparties en 3 lots : lot 1 témoin eCG (n=12 brebis), lots 2 et 3 GnRH (24 brebis/lot). Les variables étudiées seront la proportion de brebis ovulant après traitement, le jour d’augmentation de progestérone plasmatique > 0,5 ng/ml et la proportion de brebis gestantes. Des calculs de puissance ont été faits avec ces 3 variables afin de déterminer le nombre de brebis/lot. Le nombre minimum de brebis à inclure par lot est déterminé par la variable proportion de brebis gestantes après IA. L’objectif de cette étude exploratoire est de déterminer si les ovulations induites par la GnRH de synthèse sont fertiles et si la fertilité obtenue nous incite à poursuivre (ou pas) cette stratégie pharmacologique.
Raffinement
Les brebis sont hébergées dans la bergerie de l'installation. Lors de la constitution des lots expérimentaux, une habituation au parc de tri et un marquage de la toison avec une peinture adaptée (pour repérer les lots) sont réalisées. Afin de respecter la grégarité de l’espèce, les brebis sont placées ensemble en lots sur litière paillée et leur contention pour les différentes interventions est faite dans un espace réduit (entre des claies ou au parc de tri) en présence de congénères pour limiter le stress dû à l’isolement. La présence répétée des expérimentateurs en interaction positive en dehors des procédures (alimentation, soins aux animaux) est associée à une diminution du comportement de fuite de l’animal et donc de son stress face à la contention. Les brebis sont surveillées de façon journalière (état général des animaux, vérification du site de prélèvement sanguin). En cas de signes d'inflammation ou de maladie, un traitement adapté sera mis en place par les animaliers selon le protocole de soins établi par le vétérinaire conseil de l’installation expérimentale ou avec son intervention si nécessaire.
Choix des espèces
L’espèce ovine est la cible de l’étude de façon à remplacer l’utilisation de l’hormone eCG dans le cadre du traitement d’induction et de synchronisation des ovulations utilisé en élevage afin de pratiquer l’insémination animale. De façon à tester l’efficacité d’hormones gonadotropes pour contrôler le cycle oestrien des brebis, le projet utilisera des brebis adultes, sexuellement matures et ayant déjà agnelé lors d’une reproduction antérieure.
Rôle des connexions LC-Raphé dans la résilience au stress chronique chez la souris
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
420 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. Elles subissent une injection stéréotaxique de virus dans le cerveau et l'implantation de fibres optiques sous anesthésie, et cent d'entre elles sont exposées cinq minutes par jour pendant dix jours à une souris agressive, avec des blessures possibles. Le porteur indique que l'anhédonie, l'anxiété et l'apathie provoquées "ne peuvent être soulagées" car elles sont l'objet de l'étude. Il affirme qu'aucune méthode sans animaux vivants ne peut apporter le même niveau d'information.
Objectifs
La dépression touche plus de 350 millions de personnes dans le monde et représente la première cause d'invalidité dans le monde. La dépression est précipitée par des évènements stressants. Cependant, certains individus ne développent pas de profil pathologique après exposition au stress, une qualité définie comme la résilience. Une région du cerveau appelée « locus coeruleus » (LC) et libérant de la noradrénaline (NE) a un rôle majeur dans le circuit de la résilience. Comment ce système contrôle l’activité du système sérotoninergique (impliqué dans la réponse aux antidépresseurs) dans le contexte d’un évènement stressant reste à être étudié. L’objectif de ce projet est d’étudier i) la régulation fonctionnelle du système sérotoninergique par le LC et ii) le rôle de ce circuit dans la résilience au stress chronique. Le modèle de stress utilisé dans ce projet permettra d'identifer des animaux résilients dans un contexte d'aggression sociale et constitue un modèle de résilience à la dépression. Seule l’expérimentation in vivo, permettant d’étudier les conséquences neurobiologiques du stress et mettre en évidence des comportements anxio-dépressif, nous permettra de répondre à cette question.
Bénéfices attendus
Environ 30% des patients dépressifs ne répondent pas aux traitements antidépresseurs conventionnelles. Ce projet a un intérêt majeur puisqu'il permettra d'améliorer la compréhension de la neurobiologie de dépression et de la résilience afin de concevoir de nouvelles approches thérapeutiques plus efficaces pour ces patients.
Procédures
Les animaux seront soumis à 2 procédures chirurgicales: une première procédure d'injection stereotaxique de virus AAV sera réalisée chez 320 souris et une deuxième procédure d'implantation de fibres optique sera réalisées chez 280 souris, 3 semaines suite à l'injection de virus AAV. Chaque procédure aura lieu sous anesthésie pour une durée de 1 ou 2 heures chacune. Parmi les animaux, 100 souris seront également soumises à un protocole de stress chronique de défaite sociale pendant 10 jours.
Impact sur les animaux
La nature de cette expérience aboutira à une gêne (anhédonie, anxiété et apathie) qui ne peut être soulagée étant donné que l’objectif de ce projet qui est d’étudier les effets du stress et de la dépression sur le cerveau. Lors de la procédure de stress chronique de défaite sociale, les animaux (100 DBHcre) sont mis en contact avec une souris CD1 aggressives 5 minutes par jour pendant 10 jours. Des blessures ou lésions induites par les agressions physique lors de cette procédure peuvent être observées. Les souris CD1 agressives seront isolées à leur arrivé à l’animalerie pour éviter les combats entre elles.
Devenir
A l'issue des 3 procédures, les animaux seront mis à mort et les cerveaux utilisés pour des analyses immunohistologique.
Remplacement
L’objectif de ce projet de recherche étant d’étudier l’émergence de troubles psychiatriques en réponse au stress, les procédures expérimentales ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants et susceptibles d'apporter le même niveau d'information.
Réduction
Notre projet nécessite l’emploi de plusieurs techniques expérimentales. Compte tenu de la littérature et de notre expérience, nous utiliserons les tests statistiques pour analyser nos données. Ces tests nécessitent d’avoir un nombre minimum d’animaux pour atteindre les seuils statistiques de significativité en fonction des expériences réalisées. Plusieurs paramètres peuvent induire de la variabilité ou la perte d'animaux au cours des différentes procédures expèrimentales : - Pour la procédure 1, validation de la stratègie virale et cartographie anatomique, l'injection de virus peut être déficiente, nous estimons donc que des lots de n=5 par groupe sont necessaires. - Pour la procédure 2, qui implique 2 procédures d'injection et d'implantation stéreotaxiques, le risque de perte augmente. Cette procédure implique également des enregistrement en imagerie calcique qui présente de grande variabilité entre individus en fonction de l'expression virale et du site d'implantation. Un nombre de n=20 animaux par groupe est nécessaire. - Pour la procédure 3, s'ajoute à la variabilité induite par les procédures chirurgicales et d'enregistrement, la variabilité comportementale. Par ailleurs, sachant que 30% des souris stressées sont résilientes à la défiate sociale, 80 souris stréssées sont nécessaires pour obtenir 24 souris résilientes.
Raffinement
La nature de certaines de nos expériences, en particulier celles dont le but est de déterminer les effets du stress et de la dépression sur le cerveau, aboutira à une gêne (anhédonie, anxiété et apathie) qui ne peut être soulagée. Par contre, si un animal est en souffrance, alors, il sera euthanasié. Pour limiter l’angoisse des animaux, ceux-ci seront habitues à l’expérimentateur, au dispositif et à la pièce d’expérimentation pour éviter un stress supplémentaire. Les procédures chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale et des protocoles analgésiques seront mis en place pour limiter la douleur des animaux. Des points limites ont été établis pour chaque procédure.
Choix des espèces
La souris est le modèle standard pour l'étude de la fonction des circuits cérébraux dans le cerveau des mammifères : i) l’anatomie et la physiologie de la souris sont suffisamment complexes pour modéliser de nombreux aspects de la biologie humaine ; ii) L'anatomie, la morphologie cellulaire, la biochimie et l'électrophysiologie du cerveau de la souris sont bien caractérisées ; iii) Il existe une vaste littérature sur le comportement de la souris, l'apprentissage et la mémoire. Par ailleurs, il est possible d'utiliser une batterie de souris Génétiquement modifiées. La souris est donc le modèle le plus adapté étant donné également sa petite taille et sa reproduction rapide. Les études seront réalisées à l’âge adulte (8-12 semaines) car nous cherchons à étudier les mécanismes neurobiologiques mis en place chez l'adultes pour conserver un état neuropsychobiologique normal en réponse à un évènement stressant. La prévalence de la dépression chez l'adulte a augmenté de 2,5 points en deux ans, ce qui représente 13,5% de le population française de plus de 15 ans.
Evaluation de l’efficacité de molécules contre les modifications physiologiques et comportementales induites par un stress chronique chez le rat adulte (acronyme : STCH-2023).
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
48 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Trente-six d'entre eux subissent un stress chronique de 2 h 30 par jour pendant 21 jours, un traitement oral quotidien et cinq prises de sang sur animal vigile, pour tester des molécules contre le stress et l'anxiété. Le porteur héberge les rats stressés seuls, sans enrichissement, et précise qu'aucun analgésique ni anti-inflammatoire ne sera administré, tout en affirmant qu'aucune procédure n'engendrera de douleur. Il affirme que le remplacement n'est "pas envisageable" et que la complexité des mécanismes ne peut être appréhendée qu'in vivo.
Objectifs
Les troubles anxieux et les troubles liés au stress sont particulièrement fréquents dans les pays industrialisés. Il est estimé que 13 à 22% des habitants de ces pays développeront une pathologie anxieuse au cours de leur vie. Par ailleurs, le stress est impliqué dans l’apparition de pathologies d’ordre psychiatrique telle que la dépression, avec, au-delà de l’aspect individuel, un coût important pour la société. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé, la dépression concerne 300 millions de personnes dans le monde et 800 000 personnes meurent en se suicidant chaque année. Les traitements disponibles concernant l’anxiété et le stress présentent de nombreuses limites dues aux effets secondaires importants et/ou à l’efficacité limitée. Dans le cas de stress chronique, différents traitements médicamenteux peuvent être prescrits mais l’indication de ces traitements n’est pas toujours prioritairement l’effet anti-stress et ils ne sont pas dénués d’effets secondaires. Dans ce contexte, la recherche de nouveaux produits plus efficaces représente donc un enjeu sociétal et économique majeur.
Bénéfices attendus
L’enjeu de ce projet est d’évaluer l’efficacité de nouveaux traitements dans la lutte contre le stress et l’anxiété qui pourront être développés pour une utilisation chez l’Homme.
Procédures
Dans cette étude, les 48 animaux seront tout d’abord soumis à un test de préférence au sucre pendant 3 jours (1h de test par jour), après mise à jeun pendant 1 heure chaque jour, et placement en cage individuelle afin d’avoir une mesure de la consommation hydrique pour chaque individu. Ensuite, 36 des 48 animaux seront soumis à un stress chronique pendant 21 jours (2,5 heures par jour). Un traitement sera administré sur les 48 animaux vigiles par voie orale pendant 23 jours (environ 1 minute par jour). Un prélèvement sanguin effectué en 1 minute environ sera réalisé sur ces 48 animaux à l’état vigileà 5 reprises au cours de l’étude. Des tests comportementaux seront réalisés à l’issue de l’étude sur 2 jours, avec une durée maximale de ces tests de 5 à 20 minutes par jour pour évaluer les effets des traitements sur le stress induit. Enfin, à la fin du projet, un ensemble d’organes sera prélevé pour analyses. Aucune procédure n’engendrera de douleur.
Impact sur les animaux
L’hébergement en cage individuelle des animaux est nécessaire durant la totalité du projet pour les groupes soumis au stress chronique. Le stress chronique induit tout au long de ces 21 jours peut entrainer une aggressivité, il est donc préférable de limiter les interactions avec leurs congénères. Les traitements par voie orale s’effectuent sur animal vigile afin d’éviter les fausses routes et aucune médication, analgésique ou anti-inflammatoire ne sera utilisée. Pour le test de préférence au sucre, une mise à jeun des animaux est nécessaire 1h avant les mesures afin de garantir le bon déroulé du test. Les séries de prélèvements sanguins comme les tests comportementaux s’effectuent sur animal vigile sans aucune médication, analgésique ou anti-inflammatoire pour ne pas perturber l’activité des animaux et les dosages qui seront réalisés.
Devenir
Tous les animaux nécessaires à la réalisation de ce projet seront mis à mort 24 jours après le début de l’induction du stress chronique, c’est-à-dire à la fin de l'unique procédure expérimentale.
Remplacement
Le remplacement des expérimentations animales par des méthodes alternatives n’est pas envisageable dans le contexte de ce projet. Les études in silico ou in vitro ne permettant pas de prédire ou d’évaluer les effets antistress d’un traitement. Le modèle rat est utilisé régulièrement par les industriels pour évaluer l’efficacité de produits contre le stress. La complexité des mécanismes mis en jeux ne sont actuellement pas modélisés par des méthodes alternatives alors qu’ils sont présents de façon similaire chez le rat. L’ensemble de ces facteurs complexes ne peut donc être appréhendé qu’in vivo sur un modèle animal.
Réduction
Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux nécessaire à la réalisation de ce projet mais permettant d’obtenir des résultats prédictifs et représentatifs. Les données de la littérature ainsi qu’une étude de puissance statistique en amont, et notre expérience du modèle, permettent de nous assurer que nous utiliserons le nombre minimal d'animaux pour pouvoir conclure d’un effet ou non des traitements testés.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des cages standards répondant aux normes européennes. Les rats du groupe Contrôle non stressé seront 3 par cage avec des feuilles de papier kraft et des briques en bois en guise d’enrichissement. Les rats des autres groupes soumis au stress chronique seront hébergés en cage individuelle sans enrichissement pour assurer le bon déroulé de l’étude. Les animaux auront un accès non restreint à la nourriture et à l’eau pendant toute la durée du projet sauf lors des 3 sessions de test de préférence au sucre où une mise à jeun d’une heure est nécessaire. Leur bien-être sera suivi bi-quotidiennement par du personnel qualifié 5 jours sur 7 et quotidiennement pendant les week-ends et jours fériés. Lors des séances d’induction du stress, à la sortie du dispositif, une attention particulière sera apportée à l’animal pour vérifier l’absence de blessure. Une attention toute particulière sera portée aux animaux pendant les tests comportementaux. Un expérimentateur surveillera en permanence l’écran vidéo situé dans le couloir jouxtant la salle de test afin d’intervenir en cas de nécessité. Les traitements oraux et les prélèvements sanguins seront effectués par du personnel ayant les compétences requises et une observation régulière des animaux sera effectuée après réalisation de chaque traitement oral ou prélèvements, week-end et jours fériés inclus. Des points limites adaptés sont fixés, si nous constatons le dépassement d’un de ces points limites, l’animal sera mis à mort dans des conditions éthiques.
Choix des espèces
Le modèle rat est utilisé régulièrement par les industriels pour évaluer l’efficacité de produits contre le stress. De plus, ce modèle est déjà très utilisé dans les tests visant à étudier les comportements de type anxieux et dépressif. Dans cette étude et afin d’être le plus représentatif possible, nous utiliserons des rats des deux sexes. Les animaux utilisés seront des rats mâles et femelles Sprague Dawley de 30 jours à l’arrivée au laboratoire (125-150 g). Nous effectuerons notre modèle sur de jeunes rats afin de pouvoir comparer les données de cette étude avec la majorité des données déjà disponibles dans la littérature scientifique sur les modèles de stress chronique.
Etude en enclos de l’influence du régime alimentaire sur l’hibernation et la reproduction du hamster commun (Cricetus cricetus)
- Conservation des espèces
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
2 375 hamsters communs vont être utilisés, dont 375 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, avec l'intention de les relâcher dans la nature. Ils subissent l'implantation chirurgicale d'enregistreurs de température, des prises de sang sous anesthésie et la pose de puces, pour étudier en enclos l'effet de différents régimes sur leur reproduction et leur hibernation. Le projet vise la préservation d'une espèce en fort déclin en plaine d'Alsace, liée aux monocultures de blé et de maïs. Le porteur précise que les hamsters seront tués si les autorisations de lâcher ne sont pas obtenues.
Objectifs
Le hamster commun est inféodé à la plaine agricole en Alsace où les cultures de blé et de maïs représentent plus de 80% de la surface agricole utile certaines années. Nous avons montré que ces 2 monocultures ne répondaient pas aux besoins nutritionnels de l’espèce : une carence en protéines dans le blé cause une importante mortalité juvénile tandis que dans le maïs, une carence en vitamine B3 et son précurseur le tryptophane, entraîne du cannibalisme chez 90% des femelles. Pour pallier à ces carences et améliorer la reproduction des hamsters en milieu naturel, nous recherchons des cultures qui sont naturellement riches en acides aminés essentiels et d’intérêt technico-économique pour les agriculteurs. En conditions semi-contrôlées en enclos, nous allons soumettre des hamsters mâles et femelles à différentes associations de cultures et mesurer l’effet de ces régimes sur le succès reproducteur des hamsters et sur leur hibernation.
Bénéfices attendus
Ce projet aura des retombées scientifiques en fournissant de nouvelles connaissances sur les besoins nutritionnels d’une espèce hibernante, qui seront valorisées au travers de communications scientifiques écrites et de conférences. Il contribuera également à la préservation d’une espèce en déclin en proposant de nouvelles pratiques culturales permettant un meilleur succès reproducteur et une et une meilleure survie hivernale de l’espèce. Enfin, ces nouvelles pratiques agricoles devraient bénéficier plus largement à toute la biodiversité des agrosystèmes et répondre aux nouveaux enjeux technico-économiques des agriculteurs.
Procédures
Implantation/desimplantation de ibuttons (15 min par chirurgie) et prise de sang (2 min par prise de sang, 1 prise de sang par animal par an, 2 prises de sang au total par animal) sous anesthésie : 75 hamsters par an. Transpondage (implantation en sous cutané d’une puce individuelle) et prélèvements poils sur animal vigile : toute la descendance produite, 400 hamsters par an environ.
Impact sur les animaux
Effets indésirables liés à la chirurgie : Procédure modérée : douleur liée à la laparotomie, inflammation, infection, perte de poids, hématome lié à la prise de sang. Effets liés aux manipulations en enclos : stress lié au transport, lâcher, capture, et manipulation : implantation interscapulaire de transpondeur, douleur aigue transitoire liée à l’injection du transpondeur. Perte de poids lié au changement de régime alimentaire
Devenir
Lâcher en milieu naturel pour le renforcement des populations sauvages, sous réserve d'obtention des autorisations de la DREAL et de l'OFB (en charge des opérations : financement, recherche des parcelles où lâcher les hamsters) et de la DDPP. Si nous n'obtenons pas les autorisations de lâcher en milieu naturel, les hamsters seront euthanasiés.
Remplacement
Cette étude concerne la préservation du hamster commun en plaine d’Alsace et ne peut être réalisée sur une autre espèce, ni par des études de modélisation.
Réduction
Nous allons expérimenter sur 12 femelles et 3 mâles par condition expérimentale. Ce nombre d'individus est le minimum pour qu'une différence éventuelle entre les différents groupes puisse être statistiquement décelée. Les résultats seront soumis à des tests non paramétriques du fait du faible effectif des groupes. Le sex ratio déséquilibré est lié à la biologie de cette espèce : les mâles ont un domaine vital plus grand que les femelles, et lâcher un plus grand nombre de mâles par sous-enclos entraînerait des agressions entre congénères.
Raffinement
En animalerie : Les animaux sont élevés en cages individuelles, car le hamster d’Europe n’est pas une espèce sociale et fait preuve d’agressivité envers ses congénères. Des objets visant à enrichir le milieu (tubes) et des éléments permettant le comportement de construction de nid sont placés dans les cages. Nous réaliserons une surveillance accrue des animaux opérés et un analgésique sera administré en post-opératoire dans l’eau de boisson pendant 3 jours. Les hamsters seront lâchés en enclos uniquement après complète cicatrisation et s’ils présentent une bonne condition corporelle. A noter que nous réalisons ces procédures d’implantation intra-péritonéale d’enregistreurs de température chez cette espèce depuis 10 ans, sans qu’aucune complication post-opératoire n’ait été observée. En enclos : Les hamsters seront transportés à l’enclos à 10 min de l’animalerie dans des boîtes adaptées avec du papier absorbant. Les lâchés seront réalisés en soirée au moment du pic d’activité de l’espèce. Nous serons très vigilants au bien-être des animaux dans l’enclos en réalisant des observations régulières (pièges photos et captures). Un suivi de la masse corporelle et de l’aspect général permettra d’évaluer leur état nutritionnel et sanitaire et d’agir en conséquence : supplémenter leurs apports alimentaires dans l’enclos ou ramener l’animal au laboratoire pour le soigner ou l’euthanasier en fonction du niveau d’atteinte de points limites.
Choix des espèces
Ce programme de recherche s’intéresse spécifiquement à la préservation de cette espèce. Les populations sauvages sont en déclin en raison notamment des pratiques agricoles intensives. Notre objectif est d’améliorer les pratiques agricoles afin de restaurer l’état des populations de hamsters communs. Les animaux seront étudiés à partir de l’âge de 4 mois et jusqu’à l’âge de 1,5 ans. Au-delà, une plus grande variabilité interindividuelle du succès reproducteur est observée et pourrait biaiser nos résultats.
Impact de la relocalisation nucléaire de la protéine FUS dans un modèle murin de la sclérose latérale amyotrophique
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
272 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Porteuses d'une mutation reproduisant la sclérose latérale amyotrophique, elles reçoivent un traitement par gavage puis un suivi mensuel de la force musculaire, des tests de sociabilité et un test du nid avec isolement d'une nuit, avant un électromyogramme sous anesthésie et la mise à mort pour prélever les tissus. Le porteur teste si la relocalisation de la protéine FUS dans le noyau des neurones rétablit les capacités motrices. Il présente une extension possible à l'humain comme un axe futur, sans traitement existant à ce jour.
Objectifs
La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative incurable caractérisée par une paralysie des muscles qui entrainent le décès des patients par insuffisance respiratoire. Nous avons dans notre laboratoire un modèle de souris qui mime cette maladie en reproduisant la mutation d’une protéine mutée chez les patients. Le but du projet est de relocaliser cette protéine dans le noyau des neurones et de voir si cela suffit à rétablir les capacités motrices de nos souris.
Bénéfices attendus
A l’heure actuelle il n’existe aucun traitement efficace de la SLA. Le but de ce projet est de tester une nouvelle approche en remettant une protéine qui s’est déplacée à cause de la maladie dans sa localisation normale puis d’évaluer si cette stratégie permet de rétablir les capacités motrices de ces souris. Si en remettant FUS à sa place, nous arrivons à réduire les troubles moteurs et sociaux observés, nous pourrons envisager que les prochains axes de recherche se tourneront vers la possibilité de trouver un moyen pour relocaliser FUS dans le noyau des patients souffrants de SLA.
Procédures
Les animaux seront soumis à une procédure d’administration par gavage d’un traitement durant 5 jours. Nous réaliserons un suivi mensuel des capacités motrices (force musculaire) sur un dispositif dédié afin de voir l’évolution de la maladie. 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 et de l’enrichissement sera mis à disposition dans leur cage d’élevage. Nous réaliserons deux tests de sociabilité 2 ou 3 fois au cours de la vie de l’animal (à 4, 10 et peut-être 14 mois selon l’évolution de la maladie). Le premier test dure 5 minutes tandis que pour le second, les souris passeront 4 sessions de 5 minutes chacune (avec des phases de retour en cage de 8 minutes entre les sessions). La passation du premier et du second test sera espacée d’une semaine. Le test du nid sera réalisé 2 ou 3 fois au cours de la vie de l’animal et nécessitera que les souris soient isolées durant une nuit. L’examen du fonctionnement des muscles (EMG) durera environ 20 minutes et sera réalisée en fin de procédure, sur les souris endormies afin d’éviter toute souffrance.
Impact sur les animaux
Nous pourrions observer chez les souris traitées des fausses routes liées à l’administration du traitement. Pour éviter cela, l’expérimentateur en charge de cette partie a suivi des formations pour apprendre à réaliser ce geste et s’est entrainé un grand nombre de fois. Nous pourrions également observer un léger stress causé par la passation du test moteur et des tests de sociabilité. Un temps de repos sera systématiquement appliqué pour les procédures nécessitant plusieurs passages successifs pour le test moteur. Si nous remarquons que les souris sont fatiguées, nous espacerons les différentes sessions. Un délai d’une semaine sera appliqué entre chaque test social. 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.
Devenir
Les animaux seront tous mis à mort à l’issue des procédures 1 et 2 car nous avons besoin de prélever les tissus pour vérifier 1. la relocalisation nucléaire de FUS mais aussi 2. pour étudier les impacts au niveau microscopique (moléculaire, cellulaire et biologique) de notre intervention.
Remplacement
Ce projet a pour but de déterminer s’il est possible de remettre à sa place une protéine dont le changement de localisation entraine 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 la sociabilité) 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 pilote pour valider l’approche expérimentale utilisée et potentiellement réduite le nombre de groupes contrôles que nous utiliserons. Si cette étude pilote est validée sur ces deux aspects, nous pourrons réduite de moitié les animaux nécessaires à la réalisation de la seconde partie du projet.
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. Les expérimentateurs en charge sont formés à chaque procédure et nous avons une très bonne connaissance du modèle utilisé. 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 car les patients souffrant de SLA liée à FUS présentent très rarement des formes juvéniles.
Effet combiné de la génétique et du microbiote intestinal sur l’immunocompétence, le comportement et la production d’œufs chez la poule pondeuse Phase2).
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Maladies animales
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
550 poules pondeuses vont être utilisées, dont 400 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et tuées pour prélever leur microbiote caecal, les 150 autres étant remises en élevage. Elles subissent un prélèvement de tissu à l'aile et neuf prises de sang, pour relier génétique et microbiote intestinal à l'immunocompétence et à la ponte. Le porteur présente une réduction des "intrants pharmaceutiques" et une amélioration du bien-être, mais l'objectif affiché est une sélection génétique au bénéfice d'un sélectionneur partenaire. Il conclut que seul le poulet permet d'évaluer la réponse vaccinale dans un "organisme entier".
Objectifs
Les phénotypes animaux sont le résultat d’interactions complexes entre variations génétiques, composition du microbiote intestinal et environnement. Les objectifs globaux sont d’identifier les composants microbiens et génétiques statistiquement associés aux variations individuelles de paramètres d’immunocompétence, de comportement individuel, et de production d’œufs chez la poule pondeuse, de l’éclosion à 24 semaines d’âge. La principale question scientifique sous-jacente est d’étudier si la composition du microbiote caecal des poules est en partie contrôlée par les variations génétiques, et si ces variations sous contrôle génétique sont-elles mêmes associées à des variations de l’immunocompétence, du comportement ou de la productivité.
Bénéfices attendus
Ce projet a pour enjeu l’amélioration de la santé des poules en élevage par l’amélioration de leur immunocompétence, avec à la clé une réduction des intrants pharmaceutiques et une amélioration du bien-être. A l’issue du projet et à relativement court terme, l’identification de déterminants génétiques (gènes ou régions génomiques de l’hôte) contrôlant l’immunocompétence permettra d’envisager une sélection génétique des animaux chez le sélectionneur partenaire du projet, pour améliorer l’immunocompétence des animaux, tout en vérifiant l’absence de lien trop défavorable avec la production d’œufs. D’un point de vue théorique, nous comprendrons mieux comment interagissent le microbiote et les variations génétiques de l’hôte dans l’élaboration des phénotypes exprimés par l’hôte, en particulier l’immunocompétence. Après le projet, à plus long terme, l’identification de déterminants microbiens, et de déterminants génétiques contrôlant le microbiote, permettra d’une part de commencer à élaborer des stratégies de modulation du microbiote pour favoriser la présence de ces déterminants chez la poule, et d’autre part d’envisager éventuellement une sélection combinée de l’hôte et du microbiote pour améliorer l’immunocompétence chez la poule.
Procédures
Les animaux seront soumis à un prélèvement de tissu à la membrane alaire et à 9 prises de sangs réalisées par des personnels qualifiés.
Impact sur les animaux
Les prélèvements à la membrane alaire pour le génotypage et les prises de sang pourront être une source de stress, en raison de la contention nécessaire et de la piqûre.
Devenir
Il est prévu d’utiliser 550 animaux de la lignée de poules commerciales pour un génotypage , 150 poulettes suite à un tri seront remises en élevage. Les 400 animaux restant seront utilisés pour des prises de sang et seront mis à mort à la fin de l’expérience afin de récupérer leurs microbiotes caecaux.
Remplacement
Pour évaluer l’effet des variations génétiques et du microbiote intestinal sur la réponse vaccinale il faut disposer de mesures individuelles sur les animaux. Par ailleurs le statut immunitaire et la réponse vaccinale impliquent des voies physiologiques dans l’organisme entier. Enfin le comportement ne peut être évalué que sur l’animal lui même. Le modèle le plus adapté pour évaluer les effets sus-mentionnés sur le poulet est donc le poulet lui-même.
Réduction
Nous étudierons d’abord 550 poules dont nous réduirons le nombre à 400 pour optimiser l’analyse génétique que nous comptons effectuer. Le nombre de 400 animaux a été choisi pour réaliser des analyses d’association génétique à l’échelle du génome. En réalité il est communément admis parmi les généticiens que plus le nombre d’animaux est important plus les résultats obtenus sont fiables. C’est la clé du succès de ce type d’étude, chez tous les organismes vivants. En raison du très grand nombre de marqueurs génétiques testés (au moins 57 000), il est en effet important de tester un grand nombre d’animaux. Il est extrêmement compliqué, pour ne pas dire impossible, de déterminer par avance la taille minimale requise pour appliquer cette méthode, surtout quand de nombreux caractères très différentes sont étudiés, comme dans le cas présent. Nous pouvons cependant nous baser, de façon très empirique, sur notre expérience en la matière. D’après notre expérience, 150 est trop peu pour des paramètres de santé ou paramètres microbiens. Avec 400 animaux, nous pourrions être en dessous du nombre nécessaire pour bien des paramètres, mais nous pouvons difficilement en gérer un plus grand nombre expérimentalement en raison des multiples prélèvements nécessaires et des analyses de laboratoire multiples gérées en parallèle.
Raffinement
Les poussins sont élevés dans une cellule collective, avec des enrichissements permettant aux animaux de grimper et de se cacher ainsi que de la mise à disposition de blocs à piquer. Ils seront visités 2 fois par jour et toute manifestation de symptômes persistants tels que définis dans le point limite engendrera la mise à mort des animaux par le personnel qualifié. A l’extérieur les parcours seront enrichis avec des palettes, pour diminuer l’anxiété des animaux et faciliter leur sortie. Les animaux seront manipulés par des personnes qualifiées, notamment pour le prélévemenbt pour le génotypage et les prises de sang.
Choix des espèces
Notre étude vise, à terme, à réduire l’incidence de maladies chez la poule d’élevage par une approche préventive combinant vaccination et nutrition. Il est donc nécessaire d’effectuer nos expérimentations chez la poule domestique qui a des réponses spécifiques que nous devons prendre en compte.. Ces animaux seront élevés de leur éclosion à 24 semaines d’âge, temps nécessaire pour s’assurer que tous les animaux aient commencé à pondre afin de pouvoir collecter différentes données individuelles de production pour tous les animaux. Par ailleurs nous souhaitons évaluer la persistence dans le temps de la réponse vaccinale et cette durée d’élevage est un bon compromis entre coût de l’expérience et réalisme des données obtenues par rapport à la durée réelle de l’élevage commercial (qui est supérieure à 24 semaines). Nous évaluons des femelles uniquement, car les réponses vaccinales attendues sont évaluées sur des futures pondeuses. Les effets sur l'entrée en ponte (environ 18-20 semaines d'âge) seront estimés par un contrôle de la production d'œufs jusqu'à la fin du projet à 24 semaines.
Manipuler la réponse aux cassures double-brin de l’ADN dans les neurones pour contrecarrer les effets délétères des infections inflammation du cerveau et de la neurodégénérescence.
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système immunitaire
- Système nerveux
1 296 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections quotidiennes, une infection chronique par le parasite Toxoplasma pouvant provoquer un syndrome fiévreux de sept jours, jusqu'à deux chirurgies sous anesthésie dont une injection intracrânienne bilatérale, puis des tests comportementaux d'anxiété, d'activité locomotrice, de force et de mémoire. Le porteur indique que les chirurgies stéréotaxiques peuvent entraîner angoisse ou prostration et que les souris sont tuées par dislocation cervicale pour prélever le cerveau. Il affirme que le remplacement "n'est pas applicable" car les études in vitro ne renseignent pas sur le comportement et la cognition.
Objectifs
La réponse aux cassures double-brin de l'ADN (CDB) et les facteurs qui y sont associés jouent un rôle majeur dans les mécanismes liés à l'apprentissage et la mémoire. Dans ce cas, les cassures sont transitoires et efficacement réparées par des mécanismes encore mal compris dans les neurones. Des dérégulations de la production ou de la réparation de ces cassures, qui aboutissent à leur accumulation, contribuent directement aux troubles mnésiques dans la maladie d'Alzheimer. Le projet a pour objectifs de déterminer l’importance de la détection, ou de la réparation des CDB dans les processus mnésiques et comportementaux normaux, et les processus pathologiques liés à la neuroinflammation chronique ou à des infections du système nerveux central, que ce soit dans un modèle trangénique entrainants les symptomes de la maladie d'Alzheimer, ou d'une infection par Toxoplasma ou par l'expression isolée de médiateurs de l'inflammation.
Bénéfices attendus
Comprendre le rôle de la détection des CDB, et de leur réparation dans les neurones au cours des infections du système nerveux central et la réponse neuro-inflammatoire, permettra, sur le plan fondamental d'élucider les mécanismes clés de la réponse aux CDB mis en jeux dans les neurones et leur importance pour la fonction cognitive. Sur le plan médical, ces recherches pourraient déboucher sur de nouvelles stratégies thérapeutiques contre des maladies neurodégénératives dont la maladie d'Alzheimer pour laquelle aucun remède n'est connu.
Procédures
Les interventions concerneront: i) des injections intrapéritonéales répétées journalièrement pendant 5 jours, sur animaux vigiles (Proc 1+2+3=648 souris, 5 jours, chaque injection prend quelques secondes); ii) une infection chronique réalisée par une seule injection intrapéritonéale d'un parasite, dont la phase d'invasion peut engendrer un syndrome fébrile d'une durée de 7 jours, avant de devenir asymptomatique (Proc 2=216 souris, une injection de quelques secondes); iii) à deux types de chirurgies sous anesthésie générale: une de moins de 15 minutes (chirurgie cutanée, Proc 2+5= 324 animaux), ou/et une de moins de 40 minutes par animal (injection intracrânienne bilaterale, Proc 3+4+5 = 972 animaux, 40 minutes); iv) une évaluation comportementale de l'anxiété, l'activité locomotrice, la force et les processus cognitifs ( toutes les souris = 1296, sur 15 jours au total), la perfusion intracardiaque sous anesthésie générale profonde terminale (sans réveil, 1296 animaux, moins de 2 minutes).
Impact sur les animaux
Entre nos mains, nous n'avons observé aucun phénotype dommagable du fait de l'expression de transgène entrainant les symptomes de la maladie d'Alzheimer. Les souris iH2A.X KO ne présentent aucun phénotype délétère au cours de leur vie, ce que nous avons confirmé lors de leur utilisation dans le cadre du premier protocole APAFIS autorisé pour cette lignée. Dans le cas d'infection par Toxoplasma ou l'infusion chronique de cytokines pro-inflammatoires par implantation de pompes sous cutanées, les animaux présentent un syndrome fébrile qui peut durer jusqu'à 7 jours et peut entraîner une perte de poids, et de l'anxiété. Les chirurgies stéréotaxiques peuvent parfois entrainer une angoisse ou une prostration pendant les 48 premières heures post-chirurgie. Du fait que les animaux sont acclimatés à l'environnement des tests comportementaux et sont habitués aux expérimentateurs par manipulations régulières des animaux dans les semaines précédents les tests, aucune nuisance n'est constatée durant les tests comportementaux. Seul durant la semaine de labyrinthe de Barnes, où les souris doivent être hébergées individuellement, l'hébergement pourrait devenir anxiogène mais des mesures d'enrichissiment du milieu et de nidification sont renforcées pour limiter l'anxiété potentielle, et l'isolement est limité à 14 jours maximum.
Devenir
Quelle que soit la procédure de 1 à 5, les 1296 animaux au total seront en fin de procédure mis à mort par dislocation cervicale. La mise à mort est nécessaire afin de prélever les organes en post-mortem (dont le cerveau) des animaux pour comprendre ensuite au niveau cellulaire et moléculaire, les causes et mécanismes des changements observés au niveau comportemental, et limiter le double-emploi au maximum. Ces prélèvements post-mortem sont aussi nécessaires afin de confirmer l'efficacité de la procédure (KO de H2A.X, infection chronique par le parasite du cerveau, présence de cytokine dans le parenchyme cérébral, expression localisée de l'amyloid beta ou des FR).
Remplacement
Le recours à l’expérimentation animale dans le cadre de cette étude intervient après de nombreuses études in vitro utilisant des modèles cellulaires qui ont démontré l’impact de facteurs produits par des pathogènes et de l’inflammation sur l’activation des cascades conduisant aux cassures doublebrins de l’ADN. Le principe de remplacement n’est pas applicable à ce projet car ces études in vitro ne permettent pas d’étudier l’importance des manipulations proposées sur le comportement et la cognition. Par conséquent les études in vitro ne permettent pas l’obtention de résultats scientifiques exploitables et pertinents de la pathologie humaine.
Réduction
Les expériences sont organisées de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux, tout en permettant une analyse statistique valide des résultats. Des études sur des modèles animaux similaires ont montré que des groupes de 15 animaux par expérience comportementale étaient nécessaires. En outre, un même groupe d'animaux pourra être utilisé pour plusieurs tests comportementaux et nous reproduirons chaque expérience 3 fois de manière indépendante. La variabilité interindividuelle ne nous permet pas de diminuer davantage le nombre d’animaux par groupe.
Raffinement
Les conditions d’expérimentations font l’objet d’une procédure de suivi du bien être animal. Les animaux seront suivis quotidiennement à l’initiation du modèle. Un animal sera euthanasié s’il atteint un point limite caractérisé par l'atteinte d'au moins deux des 3 signes de souffrance décrits dans la section dédiée. Ces signes, nous les avons défini en accord avec le comité local de suivi du bien-être animal pour limiter la douleur, la souffrance ou l’angoisse de l’animal. Des mesures seront prises pour limiter l’anxiété et l’impact environnemental sur les souris (amélioration de l'enrichissement, cachettes et objets à ronger) . Une surveillance journalière par le personnel animalier ou expérimentateur permettra de déterminer l’éventuelle souffrance des animaux (comme précisé pour chacune des expériences).
Choix des espèces
La souris offre la possibilité de développer de nombreux modèles mimant les pathologies humaines. La souris est l’hôte naturel du parasite Toxoplasma gondii, ce qui nous permettra d’étudier les mécanismes physiopathologiques la réponse aux CDB dans les neurones dans le cadre d’une infection naturelle. Par ailleurs, cette espèce présente certains intérêts pratiques décisifs justifiant l’utilisation des souris comme modèle dans ce type de projet: faibles coûts, cycles de reproduction courts, croissance rapide, facilité de transport, facilité de manipulation et une bonne adaptabilité aux conditions expérimentales. De plus, notre projet de recherche est basé sur l’utilisation des animaux génétiquement modifiés (KO inductibles, et modèles exprimant les protéines humaines responsable de la pathologie Alzheimer). Aucune autre espèce d’animaux déficients pour H2A.X n’est disponible. Il est également important de souligner que nous disposons chez la souris d’outils précieux (anticorps monoclonaux, plasmides, etc …) qui sont indispensables pour disséquer les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués. Seuls des animaux adultes d'âge supérieurs à 4 semaines seront utilisés. Les recherches s'intéressent à l'impact de manipulation sur un système nerveux central mature et adulte, avec un impact de l'âge.
Evaluation de l’impact d’un sevrage tardif sur la santé des porcelets
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
120 porcelets vont être utilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis renvoyés en élevage conventionnel. Chaque animal subit deux prélèvements de sang dans la veine jugulaire, effectués vigile, pour comparer un sevrage à 49 jours à un sevrage à 21 jours. Le porteur affirme que l'effet du sevrage sur un "organisme entier" ne peut être étudié in vitro ou in silico et conclut à la "nécessité" d'utiliser des animaux vivants. Les bénéfices avancés pour la santé et le "bien-être" en élevage porcin restent renvoyés au moyen ou long terme.
Objectifs
Le sevrage des mammifères d’élevage correspond à la fin de la consommation de lait par les jeunes, la séparation avec la mère et la mise en lot avec d’autres congénères. En élevage porcin conventionnel il est couramment réalisé entre 21 et 28 jours d’âge. Des travaux antérieurs ont montré que le sevrage dit « précoce » (antérieur à 21 jours d’âge), comparativement à un sevrage dit « conventionnel » (compris entre 21 et 28 jours d’âge), pouvait être défavorable à la santé du porcelet. En conséquence, les sevrages précoces sont parfois associés à une croissance réduite et une mortalité et des traitements antibiotiques accrus. A contrario, les effets d’un sevrage dit « tardif » (au-delà de 42 jours) sur l’adaptation physiologique du porcelet au sevrage ont fait l’objet de peu d’études, se focalisant généralement sur un nombre réduit d’indicateurs, et leurs résultats étant parfois divergents. Ainsi, des études supplémentaires apparaissent nécessaires à une meilleure compréhension de l’impact d’un sevrage tardif sur la santé et le bien-être des porcelets. L’objectif de recherche fondamental de ce projet exploratoire est ainsi d’évaluer l’impact d’un sevrage dit « tardif » sur la santé du porcelet. Dans ce cadre nous avons choisi de comparer un sevrage à 49 jours d’âge, dit « tardif » avec un sevrage « conventionnel » à 21 jours. Nous faisons l’hypothèse qu’un sevrage à 49 jours, comparativement à un sevrage à 21 jours, permettrait de préserver la santé des porcelets.
Bénéfices attendus
Ce projet exploratoire fournira des premiers éléments factuels sur les effets d’un sevrage tardif sur la santé et le bien-être en élevage porcin. Le sevrage tardif étant une composante clé de l’élevage porcin biologique, imposé par le cahier des charges (au-delà de 42 jours), ces données seront d’un grand intérêt pour cette filière mais pourront également contribuer à l’amélioration des pratiques d’élevage dans la filière conventionnelle. Ce projet pourrait donc permettre à moyen/long terme d’améliorer la santé et le bien être en élevage porcin.
Procédures
2 prélèvements sanguins par porcelet, espacés de 21 jours, seront effectués dans la veine jugulaire sur animaux vigiles . La durée de chaque prélèvement sera limitée à 30 secondes.
Impact sur les animaux
Ces prélèvements sont susceptibles d’induire un stress transitoire léger ainsi qu’une douleur légère et transitoire associée à l’introduction de l’aiguille pour les animaux.
Devenir
Les animaux poursuivront leur croissance en élevage conventionnel
Remplacement
Il n'existe pas de méthodes in vitro ou in silico actuellement qui permettent d'aborder la question de l'effet du sevrage sur un organisme entier. L’utilisation d’animaux vivants est ainsi nécessaire.
Réduction
Sur 2 mises bas successives (répétitions), 6 porcelets par portée seront suivis avec 5 portées par condition expérimentale et par répétition. 2 conditions expérimentales seront comparées, chacune comprenant 60 porcelets. 120 porcelets seront donc suivis et prélevés en post-sevrage. Ce nombre tient compte de la variabilité des paramètres sanguins mesurés et correspond à l’effectif suffisant et nécessaire pour évaluer correctement l’impact de l’âge au sevrage et l’effet classe de poids au sevrage sur ces paramètres tout en prenant en compte l’effet portée, l’effet répétition et l’effet sexe.
Raffinement
Pour réduire les effets indésirables associés à la fois aux prises de sang et aux troubles sanitaires éventuels rencontrés au cours de la vie des animaux, des arbres décisionnels gradés ont été mis en place afin d'intervenir de façon adéquate le plus rapidement possible en cas de problème. Enfin le milieu de vie des animaux sera enrichi : en post-sevrage des sacs de jute seront pendus dans les loges (changés 2 fois par semaine) et des cordes ou jouets en plastique mobiles seront fournis aux animaux. Les animaux sont hébergés dans des cases dont la surface au sol est supérieure à celle imposée par le décret 2013-118.
Choix des espèces
Le projet vise à évaluer l’impact du sevrage tardif en élevage porcin, cette espèce est donc requise pour le projet. Le projet visant à évaluer l’impact de l’âge au sevrage sur la santé des porcelets, ceux-ci seront suivis de leur sevrage jusqu’ à 70 jours d’âge (transition post-sevrage – engraissement).