Éthologie / comportement / biologie animale
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
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Evaluation de la migraine, induite par injection répétée de Nitroglycérine, à l’aide de différents tests précliniques réalisés chez le rat.
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
1 800 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils reçoivent cinq injections de nitroglycérine pour déclencher des crises de migraine, puis des composés fournis par des clients, et subissent des tests de douleur provoquée, allodynie et hyperalgie thermiques et mécaniques. Le porteur décrit des crampes abdominales, une douleur aiguë à l'injection et le stress de l'isolement, et précise qu'aucun antidouleur n'accompagne le modèle. Ce modèle "s'inscrit dans l'offre de service de l'entreprise", qui le propose à ses clients pour tester des candidats médicaments.
Objectifs
La migraine chronique est une maladie invalidante qui touche des centaines de millions de personnes à l'échelle mondiale. Le développement de nouveaux traitements contre la migraine est lent. Il existe de nombreux modèles mimant les phases aigues de la migraine. Ici, nous souhaitons évaluer un modèle de migraine chez l’animal par différents tests. La Nitroglycérine est un déclencheur de migraine connu chez l’homme et est donc un bon candidat pour ce modèle. Afin d’évaluer la migraine, différents tests sont réalisés. La migraine induite par la Nitroglycérine provoque de l’hypersensitivité thermique qui sera évalué par des tests thermique. De plus, une composante de douleur mécanique a aussi été démontrée et sera mis en évidence par des tests adéquats.
Bénéfices attendus
Ce modèle s’inscrit dans l’offre de service de l’entreprise. Elle peut ainsi offrir à ses clients un choix varié de tests pour évaluer la migraine dans le but de développer de nouveaux candidats médicaments. Le but est de permettre le développement d’analgésiques ciblés sur les mécanismes de ces douleurs causés par l’administration répétées de Nitroglycérine.
Procédures
Injection (environ 15 secondes) de NTG en intrapéritonéale (5 injections par études) Administration de composés clients via différentes voies et sous différents schémas d’administration (environ 15 secondes par administration) Prélèvements sanguins répétés selon les besoins (1 à 2 minutes par prélèvement)
Impact sur les animaux
Suite à nos recherches bibliographiques, peu d’informations sont données sur des effets secondaires de ce modèle. Lors de nos précédentes études, nous n’avons observé aucun signe clinique inquiétant mais nous avons observé des crampes abdominales dans la minute suivant l'injection de NTG ou son véhicule. Nous serons quand même particulièrement attentifs aux signes cliniques notables et sévères. Certaines nuisances sont connues : - Douleur aigue de courte durée lors de l’injection intrapéritonéale de NTG ou de son véhicule (5 fois), - Stress des animaux lors de leur isolement en rack lors des tests (à J1, 3, 5, 7 et 9) durant 30 min à 2h30, - Douleur liée aux tests d’allodynie (douleur provoquée par un stimulus qui ne cause habituellement pas de douleur), d’allodynie thermique et d’hyperalgie (douleur anormalement amplifiée suscitée par un stimulus douloureux) thermique à J1, 3, 5, 7 et 9, - Douleur aigue lors de l’injection des composés clients ou molécules pharmacologiques de référence.
Devenir
Les effets de l’injection répétée de nitroglycérine chez le rat (5 injections) ne sont pas connus sur le long terme (après J11). De ce fait, dès la fin de la phase expérimentale, les animaux sont mis à mort par le personnel habilité selon les bonnes pratiques recommandées.
Remplacement
L’objectif de ce projet est le développement de modèles permettant de tester l’efficacité de candidats médicaments analgésique. Les modèles in silico et in vitro permettent seulement d’étudier les effets de ces molécules sur la nociception, c’est-à-dire les mécanismes biologiques encodant les stimuli endommageant, ou susceptibles d’endommager les tissus. Selon sa définition par IASP, la douleur est une « expérience sensorielle et émotionnelle » (https://www.iasp-pain.org/terminology). L’étude de potentiels traitements analgésiques doit donc être conduite dans des modèles restituant à la fois la composante sensorielle et émotionnelle et permettant l’analyse du comportement en plus de la physiologie ; faute de quoi c’est la nociception et non la douleur qui est étudiée. L’étude des candidats médicaments analgésiques chez l’animal vigile reste la seule option pour démontrer l’efficacité sur la douleur avant le passage chez l’homme.
Réduction
Le nombre d’animaux par groupe de traitement a été fixé à n=10 en se basant sur les tests de puissance réalisés lors du développement du modèle. En fonction du design de chaque étude (groupes appariés ou indépendants, mesures répétées ou non) et de la distribution des valeurs (conformité à la loi normale), un test paramétrique ou non paramétrique sera réalisé (test-t, analyse de variance à une ou deux voie(s)) suivi si nécessaire d’un test post-hoc approprié via SigmaStat.
Raffinement
Notre activité permet de raffiner les modèles in vivo en se rapprochant au mieux situations cliniques (induction de pathologies, mesures des composantes multiples de la douleur). Nous limitons les doses et les injections au minimum afin de ne pas induire de douleurs supplémentaires. Les tests comportent une valeur de cut-off à ne pas dépasser pour ne pas induire de souffrance. Un soin particulier est apporté à la réduction de la souffrance et du stress des animaux au strict nécessaire et à l’amélioration de leur bien-être (enrichissement et paramètres environnementaux contrôlés tout au long de l’étude, habituation une semaine à la salle de stabulation et 24h aux salles de tests). Des points limites, précoces et spécifiques pour chaque protocole d’étude sont définis et résumé en un arbre décisionnel qui conduit si nécessaire l’interruption des expérimentations si les critères d’arrêts sont atteints. Au vu du domaine d’expertise de l'entreprise (spécialisation dans l’étude de la douleur), les expérimentateurs sont strictement formés au respect de l’animal et sensibilisés à la surveillance de signes de douleur ou de souffrance. La maitrise des gestes techniques est contrôlée régulièrement. Les animaux sont surveillés chaque jour, et un suivi spécifique (suivi pondéral, suivi de la consistance des fèces, suivi si présence d’alopécie). Le suivi est réalisé par le technicien en charge de l’étude ou à défaut par un autre technicien (formé à l’expérimentation animale niveau I ou II). De l’enrichissement est présent dans les cages afin de limiter le stress et d’améliorer la qualité de vie des animaux (Tunnel en plastique et briquettes en bois à ronger)
Choix des espèces
La question du remplacement des rongeurs par des espèces « moins évoluées » est critique et suivie avec attention au sein de l'entreprise. Chez ces espèces la démonstration la capacité à ressentir la douleur telle que définie par l’IASP est récente et les modèles d’étude de la pharmacologie de la douleur à visée clinique ne sont pas encore développés. Le rat a été sélectionnée pour ce projet en se basant sur plusieurs critères : a) sensibilité aux stimuli nociceptifs utilisés dans ce projet ; b) large caractérisation du comportement et des modèles dans la littérature ; c) efficacité dans cette espèce des médicaments utilisés chez l’homme sont efficaces pour soulager une douleur équivalente suggérant l’existence de mécanismes biologiques communs. Lors de l’induction (J1), des rats de 200-250g (âge = 5-6 semaines) seront utilisés afin de rester en accord avec les articles étudiés. Ces mêmes rats atteindront un poids d’environ 250-300g le dernier jour de test (J9).
Impact d’un régime gras sur les rythmes circadiens et la mémoire chez la souris jeune
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Pour étudier l'effet d'un régime riche en graisses sur les rythmes de 24 heures et la mémoire des mâles et des femelles, 96 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélever en même temps leur cerveau et leur sang. Elles vivent seules en cage pendant deux mois et demi, et la moitié reçoit ce régime pendant cinq mois et demi. Un groupe passe trois périodes de deux semaines sous des éclairages modifiés, l'autre cinq jours en cage métabolique et deux tests de comportement, et toutes subissent une brève chirurgie pour un prélèvement de sang terminal. Le porteur reconnaît un "stress d'isolement" chez un "animal grégaire" et indique que les tests "pourront induire de l'anxiété et une douleur modérée", sans dire lesquels.
Objectifs
Une alimentation riche en graisses et en sucres favorise la prise de masse et l’obésité. Chez les souris mâles, une telle alimentation provoque non seulement un surpoids, mais aussi des altérations des rythmes de 24 h et de la mémoire. Les souris femelles avec un régime gras grossiraient relativement moins que les souris mâles. Notre objectif est de mieux comprendre les mécanismes par lesquels un régime alimentaire riche en gras modifie la santé métabolique et la mémoire chez des souris mâles et femelles. Notre hypothèse principale est que, chez un même animal, les altérations de la mémoire seront corrélées aux altérations des rythmes de 24 h et du métabolisme. Notre hypothèse secondaire est que les altérations des rythmes de 24 h pourraient être réduites chez les souris femelles, ce qui pourrait se traduire par une résistance métabolique relative au régime gras et à moins de perturbations de la mémoire que chez les souris mâles.
Bénéfices attendus
La nature des facteurs nutritionnels qui modulent les rythmes de 24 h et les liens qui connectent la régulation des rythmes journaliers d'alimentation avec la mémoire sont encore très mal connus. L’identification des mécanismes sous-jacents pourrait permettre d’améliorer la prévention et le traitement des maladies métaboliques, comme le diabète ou l’obésité, ainsi que les altérations de la mémoire par des approches de nutrition prenant en compte les rythmes de 24 h.
Procédures
Les animaux seront hébergés en cages individuelles pendant 2.5 mois. La moitié sera nourrie avec un régime alimentaire riche en gras pendant 5.5 mois. Le premier groupe sera exposé à 3 conditions particulières d'éclairement (d'une durée de 2 semaines) pour étudier les rythmes de 24 h. Chaque étape sera séparée par 2 semaines de récupération. Le second groupe sera placé en cage métabolique (5 jours) et soumis à 2 tests comportementaux (l’un de 2 jours et l’autre de 3 jours)), séparés par 2 semaines de récupération. Un prélèvement terminal de sang sera effectué sur tous les animaux, suite à une chirurgie d'environ 1 minute.
Impact sur les animaux
Les souris seront gardées en cages individuelles pour enregistrer des variables rythmiques individuelles, ce qui pourra créer un stress d'isolement. Les tests comportementaux pourront induire de l'anxiété et une douleur modérée. Le régime gras devrait entraîner un surpoids progressif des souris, ce qui est l'objet même du modèle expérimental.
Devenir
L’étude de la rythmicité de 24 h de l’expression des protéines dans différentes structures ainsi que celle des rythmes de 24 h des hormones et des métabolites plasmatiques impliquent la mise à mort des animaux pour prélever en même temps leur cerveau et leur sang.
Remplacement
La régulation des cycles journaliers de la prise alimentaire et du métabolisme impliquant plusieurs organes à la fois (notamment, cerveau, foie, pancréas, surrénales, muscles), l’investigation des interactions entre rythmes de 24 h et nutrition nécessite l’utilisation de modèles animaux. Ainsi est-il impossible de réaliser ces études sur des organes isolés ou des cultures cellulaires in vitro.
Réduction
Notre suivi longitudinal des animaux exposés à des tests physiolgoiques et comprtementaux succcessifs réduit le nombre d’individus utilisés. Le nombre d’animaux proposés (n=6 par point-horaire pour 4 temps par 24h) est basé sur une évaluation de la puissance statistique qui prend en compte les moyennes et la dispersion des données comportementales des études antérieures. La rythmicité à l'échelle de 24 h sera validée par une analyse statistique adaptée. L'effet d'un régime favorisant le surpoids sera évalué sur les rythmes de 24 h, le métabolisme et sur des tests de mémoire chez la souris mâle et la souris femelle par des analyses statistiques adaptées.
Raffinement
Les souris seront maintenues en cages individuelles pour enregistrer des variables rythmiques individuelles. Pour limiter ce stress d'isolement chez la souris qui est un animal grégaire, les cages seront ouvertes, de sorte que les animaux garderont des contacts olfactifs et auditifs avec leurs congénères de la même pièce. Un morceau de bois à ronger, du matériel de coton pour faire un nid constitueront un environnement enrichi pour la souris et devrait limiter le stress d’isolement. Avant les tests comportementaux, les animaux seront manipulés régulièrement afin de minimiser leur état relatif de stress. De plus, toutes les souris seront manipulées quotidiennement pendant la semaine précédant les tests comportementaux afin de les habituer à la manipulation et réduire ainsi le stress qui peut y être associé. De même, une attention particulière sera apportée lors des tests comportementaux pour qu’ils se déroulent dans les conditions les plus calmes possibles afin de ne pas perturber les souris, ce qui risquerait d’altérer leurs réponses comportementales. Entre chaque test, un délai de deux semaines sera respecté pour permettre aux animaux de récupérer. Tout au long de la procédure nous ferons un suivi de l'état général de l'animal à l'aide d'une grille de score et nous avons établi des points limites permettant de soustraire l'animal à la souffrance.
Choix des espèces
La souris est devenue un modèle animal classique en nutrition et en chronobiologie par l’existence de nombreuses lignées génétiquement modifiées. Une fois ce projet achevé qui permettra d'établir un modèle expérimental, nous pourrons chercher comprendre les mécanismes moléculaires mis en jeu, en étudiant des souris génétiquement modifiées exposées aux mêmes procédures expérimentales. Les souris traitées seront nourries dès le sevrage avec une alimentation riche en gras. Puis les souris seront phénotypées 3 mois plus tard au stade jeune adulte. Ce protocole a été validé chez la souris mâle pour ses effets sur le métabolisme et la mémoire. L'originalité du projet présent est de relier ces fonctions aux rythmes de 24 h et à leurs perturbations, à la fois chez les mâles et les femelles.
Profil et circuits socio-émotionnels de deux lignées de souris exprimant des mutations du récepteur nicotinique α5 impliquées dans l’alcoolisme
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Chirurgie du cerveau, enregistrement de l'hippocampe sous anesthésie profonde, biberon d'éthanol pendant six semaines ou contention de quinze minutes selon les groupes : 380 souris de deux lignées mutantes du récepteur nicotinique α5 vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. L'équipe veut relier ces mutations, associées chez l'humain à la dépendance à l'alcool d'après des études génétiques, à la consommation d'éthanol et au comportement socio-émotionnel, mesuré par un test de reconnaissance des émotions avec enregistrement des vocalisations ultrasonores. Le porteur écrit que l'éthanol, consommé par "choix libre", produit des effets "positifs de type anxioloytiques, relaxant et euphorisants", et que les tests sociaux "peuvent être considéré comme un enrichissement". Il décrit la contention comme un geste "effectué une seule fois", puis comme un stress "auquel les animaux s'habituent".
Objectifs
L’OMS raporte que 5% de décès dans le monde peuvent être attribués à l’abus d’alcool. Le fléau sociétal et de santé publique que repésente l’alcoolisme motive la recherche de facteurs de risques génétiques et environnementaux, dans le but de développer des interventions thérapeutiques plus efficaces. Des études génétiques chez l’Homme ont permis de montrer un lien entre une modification du gène des récepteurs nicotiniques de type α5 et la probabilité de développer une dépendance à l’alcool. Malheureusement, le lien causal entre cette altération génétique et l’alcoolisme est difficile à étudier chez l’homme. L’objectif de ce projet est donc d’étudier le rôle de cette altération dans la consommation d’alcool, la gestion des émotions et comportements sociaux, à l’aide de lignées de souris exprimant la même altération génétique que l’Homme. Afin de connaitre les conséquences de cette altération génétique sur l’activité neuronale, nous enregistrerons la réponse à la stimulation des neurones situés dans les régions du cerveau impliquées dans la reconnaissance des émotions. Enfin, dans le cas ou des déficits sont observés chez les animaux porteurs de la modication génétique, nous tenterons d’améliorer le déficit socio-émotionel en corrigeant, par thérapie génique, l’altération génétique du récepteur α5 dans le cerveau de souris. Ce même traitement pourrait aussi régulariser leur consommation d’alcool.
Bénéfices attendus
Bien que des études génétiques chez l’Homme aient montré un lien entre une modification du gène responsable de l’expression des récepteurs nicotiniques de type α5 et la probabilité de développer une dépendance à l’alcool, les mécanismes à l’origine de cette vulnérabilité demeurent inconnus. Or, il existe différentes formes (ou types) d’alcoolisme associées à des comportements émotionnels et sociaux différents voire opposés, par exemple à une hyperanxiété ou une hypoanxiété. Chez l’Homme, il est très difficile de déterminer si ces traits comportementaux et émotionnels sont dus à la consommation d’alcool, ou s’ils correspondent à des traits de personnalité qui préexistent, voire facilitent cette consommation. A ce jour, les traitements ne prennent généralement pas en compte les différents types alcooliques, ce qui pourrait expliquer au moins en partie le taux de rechute élevé (80 à 90% selon les études). L’un des principaux intérêts de notre projet est donc de mieux comprendre la relation entre les traits comportementauxs socio-émotionnels et la consommation d’alcool, en permettant de dissocier les effets de la consommation chronique d’alcool du profil de personnalité préexistant. De façon importante, ces traits sont aussi fortement liés au sexe, par exemple les profils hyperanxieux sont principalement observés chez les patients de sexe féminin, à l’inverse l’hypoanxiété et l’émoussement émotionnel sont principalement observés chez les patients de sexe masculin. Pour cette raison, nous comparerons les réponses comportementales et neuronales de souris mâles et femelles. Ainsi, l’apport éventuel de notre projet pourrait se situer à plusieurs niveaux. Premièrement, en prenant en compte les profils émotionnels et non simplement le niveau de consommation, il pourrait aider à comprendre les mécanismes par lesquels une mutation des récepteurs a5 induit un risque de dépendance à l’alcool. Si le lien entre profils socio-émotionels et risque de dépendance à l’alcool est observé chez l’animal, cela permettrait de tester certaines interventions thérapeutiques, qu’elles soient pharmacologiques ou psychologiques, pour adapter les traitements de façon « personnalisée » chez l’Homme. De nouvelles stratégies pharmaco et/ou psychothérapeutiques prenant en compte le profil socioémotionnel des patients pourraient ainsi se révéler beaucoup plus efficaces pour faciliter l’arrêt de la consommation d'alcool, voire de diminuer les risques de rechute.
Procédures
Les animaux seront soumis à : • La chirurgie stéréotaxique d’injection de virus et/ou d’implantation de fibre optique (geste réalisé sous anésthesie générale avec suivi analgésique), dure environ 30 minutes (n=180). • L’enregistrement de l’activité electrophysiologique dans l’hippocampe (geste effectué sur animal anesthesié) pendant une période maximale de 60 minutes (n=180). • L’activation neuronale via photostimulation optogénétique sur animal vigile pendant 3 minutes lors d’une session par animal (n=60). • L’exposition volontaire d’un biberon contenant une solution d’éthanol toutes les 24 heures pendant 6 semaines (n=60). • Un test de reconnaissance des émotions avec enregistrement des vocalisations ultrasonores pendant 5 jours à raison de 10 minutes par jour (n=360). • Un stress de contention sur animal vigile pendant 15 minutes, geste effectué une seule fois (n=60).
Impact sur les animaux
Les animaux seront soumis à : • La chirurgie stéréotaxique d’injection de virus et/ou d’implantation de fibre optique (geste réalisé sous anésthesie générale avec suivi analgésique) qui dure environ 30 minutes (n=180). Cette procédure induit une perte de poids légère et transitoire normale (1-2j) et une douleur modérée qui répond bien à une injection sous-cutanée d’AINS (INFLACAM©) efficace pendant plus de 12h. • L’enregistrement de l’activité électrophysiologique de deux régions du cerveau : le CA1v et CA1d pendant une période maximale de 60 minutes (n=180). Ce geste est effectué sur animal en anesthésie générale profonde. • L’activation neuronale des voies BLA-CA1v via photostimulation optogénétique sur animal vigile pendant 3 minutes lors d’une session par animal (n=60). Ce geste peut générer éventuellement une anxiété légère qui n’est pas systématique (Feliz-Ortiz et al, 2015). • L’exposition volontaire d’un biberon contenant une solution d’éthanol toutes les 24 heures pendant 6 semaines (n=60). Ce traitement, qui dépend d’un choix libre de l’animal, génère plutôt des effets psychopharmacologiques et physiques positifs de type anxioloytiques, relaxant et euphorisants. • Un test de reconnaissance des émotions avec enregistrement des vocalisations ultrasonores pendant 5 jours à raison de 10 minutes par jour (n=360). Induit un stress léger, comparable au stress induit par de nombreux tests comportemntaux considérés comme faiblement stressants. • Un stress de contention sur animal vigile pendant 15 minutes, geste effectué une seule fois (n=60) et considéré comme un stress psychogène modéré auquel les animaux s’habituent.
Devenir
A la fin des procédures les animaux sont euthanasiés sous anesthésie générale profonde pour la conservation des tissus (cerveau), qui seront analysés ultérieurement.
Remplacement
Le projet étant basé sur la reconnaissance des émotions chez la souris et sa relation avec la consommation d’alcool, il n’est pas possible à ce jour de remplacer l’utilisation d’animaux par une autre approche. En revanche, les effectifs peuvent être optimisés en remplaçant les tests indépendants par l’utilisation d’une batterie de tests longitudinaux qui permet d’optimiser le recueil des données pour chaque animal. Ceci implique d’une part de choisir, sur la base de la littérature et de résultats préliminaires, des tests ne modifiant pas le comportement à long terme; et d’autre part d’espacer ces tests dans le temps. Ainsi, deux tests à court terme réalisés en séquentiel divisent par deux l’effectif total sans impacter significativement les résultats.
Réduction
En plus de l'utilisation de batteries de tests (voir ci-dessus), des études pilotes avec un petit nombre de sujets (n=4-5) permettront de déterminer si les effets justifient l'application d'un protocole complet, ce qui peut réduire de façon importante l'effectif total. Ce nombre n’est pas suffisant pour garantir un effet statistique solide mais il permet de décider, sur la base de statistiques descriptives, de compléter l’expérience à 10 animaux par groupe qui est l’effectif minimum nécessaire pour une significativité acceptable avec les tests statistiques paramétriques d’analyses de moyenne et de variance (Student apparié ou non-apparié, ANOVAs et Bonferroni post-hocs). La normalité des distributions est vérifiée avec le test de Kolmogorov-Smirnoff.
Raffinement
Toutes les dispositions permettant de préserver le bien-être des animaux seront prises: anesthésie générale pour l'opération (Isoflurane), traitement post-opératoire anti-inflammatoire préventif (Meloxycam). Par ailleurs l'ensemble des animaux est maintenu dans des conditions d'environnement enrichi, avec à disposition un matériau pour construction de nid. Après chaque intervention chirurgicale (classe modérée) les animaux seront isolés afin d’éviter tout risque de blessures ou de souffrance. Les animaux sont surveillés quotidiennement par les zootechniciens formés en expérimentation animale (niveau appplicateur) qui informent le concepteur/expérimentateur immédiatement lorsque que des dispositions doivent être prises en cas de signe de souffrance. L'atteinte des points limites entraine l'application du protocole de réponse en fonction du score défini dans chaque procédure. Il faut noter que les tests sociaux utilisés, en permettant aux animaux d’interagir librement de façon quotidienne pendant la durée des expériences, peuvent être considéré comme un enrichissement. L’ensemble des expérimentateurs/soigneurs intervenant sur les animaux a suivi une formation à l’expérimentation animale (niveau 1 ou 2).
Choix des espèces
La souris représente une espèce de référence pour l’étude du système nerveux central chez les vertébrés supérieurs. L’organisation du système nerveux murin permet une extrapolation raisonnable des résultats obtenus chez la souris à l’espèce humaine. Par ailleurs, la souris est une espèce qui peut être manipulée génétiquement, fournissant des outils essentiels à la compréhension des mécanismes neurobiologiques et des mécanismes neuronaux impliqués dans de nombreuses maladies et déficits cognitifs. Grâce aux modèles transgéniques, il est aussi possible de relier les données de la génétique humaine des maladies à l'altération de molécules/récepteurs spécifiques dont la fonction peut être analysée avec des modèles précliniques de ces maladies. Par exemple, l'implication de mutations des récepteurs cholinergiques nicotiniques dans la dépendance à l’alcool peut être étudiée à l'aide des souris dépourvues (α5KO) de certains de ces récepteurs et à des souris exprimant un polymorphisme génétique humain (α5KI) qui sont utilisées dans le projet présent. Les animaux seront utilisés au stade âge adulte mature (3–6mois). Cet âge constitue une période de stabilité durant laquelle on considère que le développement est achevé et les effets liés au vieillissement minimum.
Les techniques d’embryologie réalisées sur des modèles génétiquement modifiés
- Production de routine
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Autres troubles humains
- Bien-être animal
- Cancers
- Diagnostic des maladies
- Maladies animales
- Maladies infectieuses
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Troubles cardiaques
- Troubles endocriniens
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles immunitaires
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
- Troubles respiratoires
- Troubles sensoriels
- Troubles urogénitaux
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Multisystémique
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
- Système respiratoire
- Système urogénital
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
- Contrôles de qualité
- Toxicologie et autres tests de sécurité
Rats : 12000
87 000 rongeurs, 75 000 souris et 12 000 rats, vont être utilisés dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance léger à sévère, une partie tuée en fin de procédure et les femelles réimplantées avec succès transférées en élevage. Ils subissent vasectomies, réimplantations d'embryons et chirurgies sous anesthésie, avec prélèvements sanguins et injections, pour créer, congeler et régénérer des lignées génétiquement modifiées destinées à la communauté scientifique. Le porteur présente la cryoconservation et la fécondation in vitro comme des avancées réduisant le nombre d'individus utilisés. Il affirme que seul le recours à des "organismes entiers" vivants permet d'étudier les conséquences d'une modification génétique.
Objectifs
L’objectif du projet est de permettre la création, la cryoconservation et la redérivation de lignées de rongeurs génétiquement modifiés pour le compte de la communauté scientifique. Les animaux génétiquement modifiés sont utilisés comme modèle expérimental pour la recherche ou pour le développement de médicaments. À la vue du nombre croissant de modèles génétiquement modifiés, la cryoconservation de ceux-ci est devenue indispensable pour réduire le nombre d’animaux vivants utilisés pour une conservation du modèle génétique et sécuriser les lignées des éventuelles dérives génétiques, contaminations, catastrophe naturelle …
Bénéfices attendus
La création de lignées par réimplantation d’embryons permet l’obtention de modèles génétiquement modifiés ciblant un ou des gênes d’intérêt, modèle capital dans la compréhension des mécanismes physiologiques et physiopathologies des maladies, des médicaments et autres domaines de recherche. La cryoconservation des modèles génétiquement modifiés est devenue indispensable pour réduire le nombre d’animaux utilisés pour une conservation du modèle génétique et sécuriser les lignées des éventuelles dérives génétiques, contaminations, catastrophe naturelle… La redérivation de lignées génétiquement modifiées par réimplantation d’embryons permettra aux chercheurs d’avoir des animaux dont le statut sanitaire sera maitrisé et évitera ainsi tout éventuel impact du statut sanitaire sur l’expression du phénotype. Les résultats des essais réalisés sur cette lignée redérivée seront alors plus précis et limiteront donc le nombre d’animaux utilisés. La stimulation des femelles par traitement hormonal permet de synchroniser les individus et augmenter le nombre d’ovocytes collectés par femelle. Cette approche présente une avancée éthique considérable.
Procédures
Tous les animaux utilisés dans le cadre de vasectomie ou de réimplantation d’embryons seront soumis à une procédure chirurgicale unique d’une durée de 20 minutes à 1 heure sous anesthésie générale. Selon les besoins du projet, les animaux pourront être soumis à des prélèvements sanguins (maximum 4 prélèvements sanguins par jour). Selon le besoin des projets, les animaux pourront être soumis à des injections intrapéritonales. Les actes de prélèvements et d’injection ont une durée d’une dizaine de secondes à une minute. Selon les besoins du projet, les animaux hébergés soumis aux nuisances énoncées pourront être de phénotype dommageable.
Impact sur les animaux
Douleur, stress et perte de poids dûs aux contentions,aux injections de stimulations (72h max) et aux transferts entre les différentes zones. Douleur, stress et perte de poids dûs aux procédures chirurgicales et à la récupération post-opératoire (12h max).
Devenir
Les animaux sont transférés en zone d’élevage interne pour les femelles réimplantées avec succès. Tous les autres animaux sont mis à morts en fin de procédure expérimentale ou dans le cas d’atteinte d’un point limite.
Remplacement
Aucune méthode alternative ne peut remplacer ce projet qui vise à fournir aux scientifiques les animaux qui leur permettront d’étudier dans des organismes entiers et vivants toutes les conséquences d’une altération génétique définie et/ou l’intérêt de molécules thérapeutiques pour lutter contre ces conséquences. L’intérêt de disposer d’organismes vivants et entiers est de pouvoir observer ceci dans l’ensemble des organes, tissus et fonctions physiologiques.
Réduction
Basé sur nos données historiques, nous évaluons le nombre d’animaux requis pour répondre aux besoins des scientifiques. La technique de production d’embryons par Fécondation In Vitro pour les souris présente une avancée éthique considérable pour la réduction du nombre d’individus utilisés comparée à une technique d’accouplement naturel. La cryoconservation du potentiel génétique permet de réduire le nombre d’animaux requis pour la conservation ou la redérivation d’une lignée. La réduction du nombre d’animaux utilisés dans ce projet repose sur : l'expertise de l’équipe embryologie et sa maitrise des procédures, les conditions expérimentales, le suivi des données techniques, l’observation de l’état clinique de l’animal afin d’adapter les traitements post-opératoires et de diminuer la mortalité éventuelle.
Raffinement
Le contrôle de la douleur est réalisé lors des procédures chirurgicales par une administration d’analgésique avant et après la chirurgie ainsi qu’en cas de besoin. L’utilisation complémentaire d’anesthésique local peut être effectuée, si nécessaire. Une injection systématique sous-cutanée de sérum physiologique de réhydratation est pratiquée après la chirurgie pour tous les animaux. La technique chirurgicale est régulièrement raffinée (dilacération plan musculaire vs incision …) afin de minimiser les nuisances liées à l’acte. Une observation quotidienne de l’état clinique général des animaux est réalisée tout au long de la procédure. Ces observations sont facilitées par l’utilisation d’outils internes de suivi de type grille de score. En cas de détection d’un point limite, l’animal est immédiatement mis à mort.
Choix des espèces
Le choix de l’espèce et de la souche est très généralement effectué par le scientifique. Le rat et la souris sont des animaux couramment utilisés dans ce type de projet. Ce sont des mammifères dont l’anatomie et la physiologie sont proches de l’homme, la disponibilité de données historiques chez ces espèces permet d’obtenir des informations fiables et pertinentes Pour la stimulation hormonale, sont concernés que les animaux de 3 semaines minimum, dont la taille et le poids sont compatibles avec l’injection d’hormones, selon les recommandations éthiques en vigueur. Pour la vasectomie, sont concernés des animaux de 3 à 10 semaines. Pour la réimplantation d’embryons, sont concernés des animaux de 7 à 14 semaines
Etude des comportements socio-cognitifs chez le ouistiti (Callithrix jacchus)
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- Oncologie
- Système nerveux
30 ouistitis vont être utilisés, gardés vivants et réutilisés d'une étude à l'autre, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent des captures, des contentions, des séances d'IRM sous anesthésie et une biopsie de peau sous anesthésie, pour caractériser leurs capacités socio-cognitives et établir des corrélats cérébraux et génétiques. Le porteur classe les tests comportementaux, réactivité à l'humain et à la nouveauté, hors du champ des procédures réglementées, ne comptant comme telles que l'imagerie et la biopsie. Il affirme que le primate non-humain est "nécessaire" en neurosciences et que le recours à l'animal est "indispensable".
Objectifs
Ce projet vise à caractériser le phénotype des ouistitis hébergés dans notre établissement. Pour cela, les animaux seront soumis à différents tests comportementaux. La plupart des tâches comportementales seront réalisées grâce à des dispositifs installés sur les cages d'hébergement. Ces tests ne sont pas considérés comme des procédures selon la définition de la Directive, car ils n'entraînent pas de stress/souffrance/angoisse supérieurs à ceux causés par l'introduction d'une aiguille selon les bonnes pratiques vétérinaires. En parallèle de ces tests comportementaux, certains animaux pourront être amenés à être testés dans un dispositif en 3 dimensions ou dans un dispositif de réalité virtuelle, qui se situent en dehors de la zone d'hébergement et nécessitent donc une capture et un isolement des animaux. De plus, afin de caractériser au mieux nos animaux, nous pourrons être amenés à réaliser des imageries cérébrales anatomiques (IRM) sous anesthésie afin d'avoir un corrélat entre le comportement et les structures cérébrales. Pour compléter la caractérisation, nous réaliserons le génotypage des animaux étudiés grâce à une biopsie de peau, sous anesthésie.
Bénéfices attendus
Ce projet devrait permettre de mieux caractériser les capacités cognitives des ouistitis en captivité et d'établir des corrélats neuroanatomiques et génétiques avec ces capacités. Les observations des animaux dans leur groupe permettront de compléter cette caractérisation avec des informations sur l'organisation sociale des groupes.
Procédures
Les captures sont réalisées en quelques minutes.Si les animaux doivent être identifiés par rasage, la contention durera 5 minutes au maximum, environ une fois par mois (au maximum, en fonction de la visibilité de l'identification). Le transport dans les pièces de test durent entre 2 et 5 minutes. Chaque animal sera impliqué dans les tests comportements de réactivité à l’humain ou à la nouveauté sur la même période de temps, environ 5 fois/mois mais jamais dans la même journée. Ils resteront une heure au maximum dans les dispositifs. La procédure d’imagerie sera réalisée 2 fois (renouvelée une fois si les images recueillies ne sont pas correctement exploitables). Une session dure 3 heures environ (de la capture au réveil). L'isolement suivant le réveil dure environ 30 minutes. Une seule biopsie sera réalisée par animal (30 minutes d'anesthésie environ si réalisée en dehors d'une autre intervention).
Impact sur les animaux
Au cours de ce projet les nuisances attendues seront liées - à la capture, le transport et l'isolement des animaux lors des tests dans les dispositifs extérieurs aux hébergements, - au stress lié à la présentation d'intrus/d'objets nouveaux, - au stress éventuel lié au retour dans le groupe, - à la capture et le rasage d'une petite partie de la queue ou du dos pour l'identification des animaux si cela s'avère nécessaire. - à la capture et l'anesthésie lors des biopsies de peau, - à des infections qui pourraient survenir suite à la biopsie, - à la capture et l'anesthésie et au retour dans le groupe pour les sessions d'IRM
Devenir
Les animaux seront gardés en vie pour poursuivre leur caractérisation comportementale et les observations pour déterminer les interactions sociales.
Remplacement
D’une manière générale le modèle primate non humain est nécessaire en neurosciences pour des raisons de proximité anatomiques, physiologiques et éthologiques avec l’Homme. Ce projet a pour objectif de caractériser les comportements socio-cognitifs chez le ouistiti, cette étude nécessite donc l'utilisation d'animaux en comportement, et ne peut pas être remplacé par une étude in silico ou par une étude comportementale chez l'Homme. L'utilisation d'animaux est donc indispensable.
Réduction
Des statistiques descriptives seront utilisées pour l'évaluation des comportements et pour calculer un score pour les tests de réactivité (comptages, pourcentages, moyennes et modes) et des comparaisons pourront être effectuées entre individus. Ces données pourront être utilisées comme données contrôle pour des études ultérieures. Le nombre d'animaux utilisés est estimé à N=30 sur 3 ans. Ce nombre correspond au nombre d'individus hébergés dans notre animalerie et du turn-over potentiel. Le projet vise à caractériser l'ensemble des individus de notre colonie.
Raffinement
Afin de réduire le stress lié à la manipulation des animaux, des visites préalables seront réalisées pour que les animaux s'habituent à l'expérimentateur. En ce qui concerne la capture, deux solutions sont possibles et seront choisies en fonction de la tolérance des individus au contact humain : soit ils seront capturés à la main ou au filet, soit ils seront conditionnés à entrer dans une boîte de transport. Les observations comportementales ne pourront être réalisées et correctement interprétées qu'à la condition que les animaux ne présentent pas un niveau de stress important. Si les animaux sont capturés à la main/au filet, de la gomme arabique leur sera systématiquement proposée immédiatement après la capture. Généralement, lors des premières captures, les animaux peuvent vocaliser (cris d'alerte/cackles) mais ce comportement peut être réduit en les plaçant dans l'obscurité (creux de la main), ou en leur proposant des friandises. Ce comportement indicateur de stress disparaît en général lors des captures suivantes si aucun acte pouvant entraîner une gêne n'est pratiqué lors des premières. Si ce comportement venait à se prolonger, la capture serait alors systématiquement réalisée via une boîte de capture, qui sera ensuite placée dans une boîte de transport qui sera elle-même recouverte de tissu opaque lors du transport dans la pièce de test. De la même façon, une fois les animaux capturés à la main ou au filet, ils seront placés dans cette boîte. Les imageries seront réalisées sous anesthésie générale ainsi que les biopsies de peau. Dans la mesure du possible ces biopsies seront réalisées lors d'une anesthésie prévue par ailleurs (session IRM ou acte zootechnique - pose de puce ou contrôle sanitaire). La réintroduction dans le groupe après toute sortie sera monitorée afin de s'assurer qu'aucun conflit ne survienne. Dans le cas où des tensions seraient détectées une surveillance accrue serait mise en place.
Choix des espèces
Nous avons choisi le ouistiti pour les similarités qu'il présente avec l’Homme en terme de structure sociale et de capacités sociales (prosocialité) et cognitives. Le ouistiti est un modèle émergent dans le domaine des neurosciences, il est important de caractériser au mieux ses comportements cognitifs, ses interactions sociales, ainsi que son tempérament en lien avec le génotype des individus afin de mieux connaître l'espèce et de pouvoir raffiner les procédures expérimentales qui impliquent des individus de l'espèce. Tous les individus de notre colonie seront observés et étudiés, quel que soit leur stade de développement. En effet, cela permettra de suivre les modifications comportementales lors de la caractérisation de la colonie. Les tests comportementaux nécessitant un isolement des animaux ne débuteront pas avant 18 mois (âge adulte). Une session d'imagerie pourrait être réalisée avant atteinte de l'âge adulte afin d'étudier d'éventuels changements au cours du développement.
Etude du rôle des cellules satellites gliales dans l’ataxie de Friedreich
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
733 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance déclaré modéré pour 583 d'entre elles et sévère pour 150. Elles subissent une chirurgie sur un ganglion de la colonne vertébrale pour implanter une fibre optique ou infuser un virus, puis des tests moteurs et sensoriels, avant une perfusion intracardiaque ou une décapitation sous anesthésie. Un modèle génétique développe une ataxie progressive avec tremblements, marche saccadée et perte musculaire. Le porteur affirme qu'aucune culture cellulaire ni modèle in silico ne reproduit ces interactions et juge le recours à l'animal sans alternative "satisfaisante".
Objectifs
L’ataxie de Friedreich (AF) est une maladie neurodégénérative d’origine génétique. Elle est causée par une mutation du gène de la frataxine (FXN) conduisant à une expression réduite de la protéine frataxine. Le dysfonctionnement des cellules neuronales débute dans les neurones proprioceptifs des ganglions de la racine dorsale (GRD) présents le long de la colonne vertébrale. Ces neurones proprioceptifs sont recouverts d’une monocouche de cellules satellites gliales (CSG) qui contribuent au maintien de l’homéostasie du microenvironnement neuronal. Cependant les rôles et les mécanismes d’action des cellules satellites gliales dans le développement de la maladie sont inconnus. L’objectif de ce projet est de comprendre le rôle respectif des propriocepteurs et des cellules satellites gliales dans le développement de l’ataxie de Friedreich. Pour cela, nous utiliserons trois modèles génétiquement modifiés afin d’induire la baisse d’expression de la frataxine uniquement soit dans les propriocepteurs, soit dans les cellules satellites gliales. Le premier modèle est appelé Pv-cKO-FXN::GCaMP6, le second modèle est appelé AAV-GFAP-cKO-FXN et le troisième modèle est appelé AAV-GFAP-cKO-FXN::GCaMP6. Nous déterminerons sur ces modèle les conséquences de l’extinction de l’expression de frataxine sur les capacités sensorimotrices, sensorielles, mécaniques et proprioceptives des animaux, mais aussi les altérations physiologiques, cellulaires et moléculaires des propriocepteurs et cellules satellites gliales.
Bénéfices attendus
L’objectif de ce projet est de comprendre le rôle respectif des propriocepteurs et des cellules satellites gliales dans le développement de l’ataxie de Friedreich et de déterminer si les cellules satellites gliales peuvent constituer des cibles thérapeutiques potentielles.
Procédures
■Les Procédures #1-2 permet de faire le lien entre les capacités sensorimotrices des animaux et l’activité des propriocepteurs n’exprimant plus la frataxine. Cette procédure comprend des tests comportementaux puis une chirurgie sur un ganglion rachidien dorsal unique (L5) afin d’implanter une fibre optique et un électromyogramme qui auront lieu sous anesthésie pour une durée de 2h heures, puis un enregistrement en champs ouvert et enfin une perfusion intracardiaque sous anesthésie. ■Les Procédures #3-5 comprennent également une chirurgie sur un ganglion rachidien dorsal unique afin d’infuser des virus adéno-associés sous anesthésie pour une durée de 1h30, permettant d’éteindre l’expression de la frataxine spécifiquement dans les cellules satellites gliales. Cette intervention sera suivie de différents tests comportementaux ou d’enregistrement d’électromyogramme, répétés aux stades 5,5, 10,5, 13,5 et 17,5 semaines post-injections, visant à caractériser les capacités sensorimotrices et sensorielles ainsi que de la conduction proprioceptive des animaux et enfin une perfusion intracardiaque sous anesthésie. ■Les Procédures #6-7 comprennent également une chirurgie sur un ganglion rachidien dorsal unique afin d’infuser des virus adéno-associés sous anesthésie pour une durée de 1h30, permettant d’éteindre l’expression de la frataxine spécifiquement dans les cellules satellites gliales, puis à différents stades post-injections, les animaux seront mis à morts afin d’extraire leurs ganglions rachidiens dorsaux et de réaliser des expériences de biologie moléculaire ou d’imagerie calcique bi-photonique.
Impact sur les animaux
Trois modèles animaux seront produits : ■PROCEDURES 1-2 : Le premier modèle animal développe un phénotype ataxique (troubles de la marche et des réflexes). Les parents de ce modèle n’expriment pas la maladie. Leurs portées seront réparties en 2 groupes : 1 témoin qui ne développera pas de maladie et 1 expérimental qui développera ces troubles et nécessitera un suivi particulier. Ces souris présenteront à : 7,5 semaines des tremblements ; 10,5 semaines une marche saccadée, des erreurs de positionnements des pattes ; 13,5 semaines une perte musculaire ; 15,5 semaines une aggravation des tremblements, difficultés à la marche. ■PROCEDURES 3-7 : Les deuxième et troisième modèles animaux résultent de l’injection de virus adéno-associés dans un ganglion rachidien dorsal de souris. Trois groupes seront produits 2 groupes de témoins et 1 groupe expérimental dans lequel la frataxine est éteinte dans les cellules satellites gliales. Nous n’anticipons pas de troubles pour les 2 groupes témoins. Cependant pour le groupe expérimental nous ne le savons pas encore. En effet ces modèles seront créés pour déterminer si l’extinction de la frataxine dans les cellules satellites gliales est suffisante pour induire un dysfonctionnement des neurones proprioceptifs et une ataxie résultante. Nous avons prévu de tester les animaux à 4 stades (5,5, 10,5, 13,5 et 17,5 semaines) après l’injection du virus afin de déterminer si des troubles de la marche et des réflexes sont détectables au niveau comportemental (procédures 3 et 5), physiologique (procédure 4), cellulaire et moléculaire (procédure 6). Les chirurgies consistent en une incision localisée de la peau et des muscles dorsaux et la réalisation d’un petit trou sur une vertèbre, n’impactant pas leur mobilité. Les tests comportementaux nécessitent une coordination motrice et des réflexes intacts, et deviennent plus difficiles à réaliser pour les animaux présentant un phénotype ataxique.
Devenir
A l'issue de la procédure 1 les animaux sont gardés en vie afin d'être inclus dans la procédure 2. En effet, la procédure 1 permet de produire les animaux utilisés dans la procédure 2. A l'issue des procédures 2, 3, 4, 5, 6 et 7 les animaux seront mis à mort soit par perfusion intracardiaque précédé d’une anesthésie/analgésie chimique (procédures 2, 3, 4, 5) soit par décapitation précédée d’une anesthésie/analgésie gazeuse afin de prélever les ganglions rachidiens dorsaux et d’étudier au niveau cellulaire et moléculaire ces ganglions.
Remplacement
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. L’utilisation de cultures de CSG ou de co-cultures neurones-CSG ne permet pas une étude physiopathologique des interactions propriocepteurs-CSG : les cultures induisent des altérations morphologiques et physiologiques (électrophysiologiques, calciques et biochimiques) majeures des propriocepteurs et des CSG ne reproduisant pas les mécanismes physiopathologiques existant in vivo. Il n’existe pas, dans notre domaine, d’alternatives satisfaisantes aux méthodes expérimentales proposées dans ce projet (expériences ex vivo et in vivo sur l’animal). Par ailleurs, aucun modèle in silico n'existe pour étudier les CSG, encore trop peu connues.
Réduction
Notre projet nécessite l’emploi de plusieurs techniques expérimentales. Compte tenu de la littérature et de notre expérience, nous utiliserons les tests statistiques [t-test, test ANOVA, sur mesures répétées ou non] pour analyser nos données. Les t-tests seront utilisés pour évaluer si deux groupes diffèrent l’un de l’autre (t-test à deux échantillons indépendants). Les tests ANOVA seront utilisés pour réaliser des comparaisons multiples entre les différents groupes expérimentaux (plus de 2 groupes) : le but étant de vérifier si les paramètres correspondant aux différentes modalités d'un facteur sont significativement différents ou non (et au cours du temps ou non). Ces tests nécessitent d’avoir un nombre minimum d’animaux pour atteindre les seuils statistiques de significativité en fonction des expériences réalisées. Ce nombre minimum a été déterminé à partir des résultats que nous avons déjà obtenus sur d’autres lignées d’animaux et en accord avec les données de notre collaboratrice (experte de l’ataxie) utilisant les mêmes tests que nous. De plus, les croisements et les lots seront optimisés selon les génotypes et les sexes afin d’avoir le plus d’animaux expérimentaux avec le bon génotype et avec une représentation homogène des sexes. Certains organes (moëlle épinière et cerveau) autres que les GRD seront prélevés en cas de demande des rapporteurs de nos articles de vérifier une possible atteinte de ces tissus.
Raffinement
Dès l’apparition des symptômes sensorimoteurs, même mineurs, les animaux seront nourris avec de la nourriture humide au sol pour faciliter leurs apports en nutriments et en eau. Une surveillance quotidienne des points-limites (apparence, comportement, signes cliniques) et un suivi du poids hebdomadaire sera mis en place. Après les procédures chirurgicales, les animaux feront également l’objet une surveillance accrue (poids, apparence, comportement, signes cliniques, cicatrisation). La nourriture humide au sol sera mise en place afin de faciliter leurs apports nutritionnels. Nous appliquerons des critères d’arrêt des souffrances et de prise en charge de la douleur durant les procédures. Nous appliquerons un arbre décisionnel basé sur les points limites. Pour la PROCEDURE 1, les points limites suivants seront évalués : 1. Apparence de l’animal : 0=normale ; 1=manque de toilettage ; 2=poil ébouriffé, dos voûté, prostration ; 2. Comportement (tenant compte des symptômes attendus): 0=normal ; 1=fort tremblement, hypolocomotion; 2=manque d’alimentation/déshydratation ; 3. Poids : 0= perte de poids comprise entre 0 et 5% ; 1=perte de poids comprise entre 5 et 10% ; 2=perte de poids de plus de 10%. Si un animal atteint le score de 2 pour un des paramètres ou si le score total est supérieur à 3, l’animal sera mis à mort. Pour les PROCEDURES 2-7, les points limites suivants seront évalués : 1. Poids de l’animal : 0= normal ; 1= perte de poids entre 10-20% ; 2= perte de poids >20% ; 2. Apparence de l’animal : 0= normale ; 1=manque de toilettage ; 2=poil ébouriffé, dos voûté ; 3. Comportement : 0= normal ; 1=hypolocomotion ; 2=hypolocomotion, manque d’alimentation, déshydratation ; 4. Signes cliniques : 0=normal ; 1=plaie irritée ; 2=plaie ouverte et infectée. Tout animal obtenant un score de 1 sera monitoré plus régulièrement et traité jusqu’à rétablissement complet. Si un animal atteint le score de 2 pour un des paramètres ou si le score total est supérieur à 4, l’animal sera mis à mort par dislocation cervicale.
Choix des espèces
La souris est le modèle standard pour l'étude des fonctions et dysfonctions du système nerveux des mammifères. L'anatomie, la morphologie cellulaire, la biochimie et la physiologie du système nerveux de la souris sont bien caractérisés. Il existe une vaste littérature sur le comportement sensorimoteur et sensoriel de la souris. De plus, la possibilité d’utiliser des souris génétiquement modifiées (transgéniques, «knockout» ou «knockin») est un grand avantage pour les études physiologiques car les gènes codant certaines protéines peuvent être manipulés (activés, inactivités, surexprimés) ou des transgènes exprimés chez ces animaux afin d’aider à mieux comprendre certains mécanismes cellulaires et moléculaires Des souris adolescentes, jeunes adultes allant de 3,5 à 24 semaines seront utilisées afin de suivre l’évolution de la pathologie.
Les nano anticorps, des outils potentiels pour soigner la maladie d’Alzheimer
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
432 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des souris génétiquement modifiées pour développer la maladie d'Alzheimer reçoivent une injection hebdomadaire de nano anticorps pendant six mois, puis des tests d'apprentissage et de mémoire à 9 et 12 mois, avant d'être tuées. Le porteur affirme que les déficits cognitifs "n'affectent pas le bien-être des souris" et n'attend aucune douleur liée au traitement. Il indique que le partenaire a validé les effets sur cultures cellulaires, mais juge le modèle animal "nécessaire" pour évaluer la mémoire.
Objectifs
La maladie d'Alzheimer affecte environ un million de personnes en France, et plus de 14 millions en Europe, c'est la 1ere cause de démence. De nombreux essais thérapeutiques ce sont révélés infructueux, jusqu'à très récemment où un traitement basé sur des anticorps a été autorisé d'abord aux Etats-Unis, malgrè les controverses dues à des effets secondaires fréquents et importants chez les patients. Il a été récemment autorisé en France en septembre 2022, à titre expérimental. Le laboratoire avec qui nous collaborons a développé une nouvelle génération d'anticorps innovants, appelés nano anticorps qui sont des anticorps de petite taille présentant moins d'effets secondaires. L’objectif de ce projet est d’évaluer le potentiel thérapeutique de ces nano anticorps dans un modèle de souris génétiquement modifié représentatif de la maladie d’Alzheimer. Cette étude analysera les effets de ces nano anticorps sur trois récepteurs différents dont le fonctionnement est altéré dans la maladie d'Alzheimer.
Bénéfices attendus
A l'issue du projet, nous pensons pouvoir identifier des nano anticorps ayant un effet pharmacologique sur les marqueurs de la maladie d'Alzheimer, comme la réduction de la toxicité, de l'aggrégation des protéines dans le cerveau, et la neuroinflammation. La réduction de ces marqueurs devraient être associée à une amélioration des performances d'apprentissage et de mémoire chez les animaux. Nous pensons egalement, identifier des co-traitements pour augmenter les effets bénéfiques de ces outils.
Procédures
A partie de 6 mois d'âge, les souris seront administrées avec 1 dose de nano anticorps 1 fois/semaine par voie intra-péritonéale. Le traitement sera effectué pour une durée de 6 mois. A l'âge de 9 et 12 mois, les animaux auront deux tests comportementaux non invasifs afin d'évaluer leur capacité d'apprentissage et de mémorisation. L'objectif étant de voir si le traitemtent aux nano anticorps améliore les déficits de mémoire et d'apprentissage. Lorsque les animaux seront agés de 12 mois, ils seront euthanasiés.
Impact sur les animaux
Selon la littérature scientifique disponible, l'injection de nano anticorps ne provoque pas de réactions inflammatoires contrairement à l'injection d'anticorps traditionnels. L'utilisation de nano anticorps spécifiques d'un seul récepteur permet d'augmenter la spécificité de la cible et donc de limiter les effets indésirables (effets secondaires) décrits lors des études réalisées avec des composés non-sélectifs de ces récepteurs, comme des molécules chimiques. Tous ces éléments suggèrent que peu d'effets indésirables sont attendus avec les traitements par les nano anticorps. Concernant les souris génétiquement modifiées, elles vont développer des déficits d'apprentissage et de mémoire entre 9 et 12 mois d'âge. Ces déficicits cognitifs n'affectent pas le bien-être des souris. Ce modèle lent est représentatif de la maladie d'Alzheimer.
Devenir
A l'issue de la procédure de traitement des animaux par les nano anticorps, tous les animaux (432) seront euthanasiés et les tissus prélevés.
Remplacement
Notre partenaire, avec qui nous collaborons, a déjà validé sur des cultures cellulaires les effets pharmacologiques des nano anticorps sur les récepteurs d'intérêt. Ces nano anticorps sont capables d'activer, ou d'inhiber l'activité de ces récepteurs, impliqués dans la maladie d'Alzheimer. Toutefois, pour évaluer le potentiel des nano anticorps à restaurer les déficits d'apprentissage et de mémoire, critère qui n'est pas possible d'évaluer sur des modèles de cultures cellulaires, l'utilisation d'un modèle animal génétiquement modifié et représentatif de la maladie d'Alzheimer est nécessaire.
Réduction
L'étude sera réalisée sur des souris génétiquement modifiées, modèle progressif de la maladie d'Alzheimer, ainsi que des animaux contrôles non modifiés génétiquement. Les nano anticorps les plus aptes à diminuer la pathologie Alzheimer dans les cellules, seront alors testés dans le modèle de souris, soit seul ou en co-traitement pour cibler plusieurs récepteurs d'intérêts. Pour ce projet nous envisageons d'utiliser 432 souris sur la durée du projet, réparties en plusieurs groupes avec 1 seule procédure. Nous procéderons par étapes, avec des études pilotes avant de générer l'ensemble des expériences prévues. Le nombre d'animaux adéquat a été calculé grâce à un logiciel permettant d'avoir des analyses robustes. Nous avons également tenu compte de notre expertise de manière à réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés tout en en gardant un nombre suffisant d'animaux pour ne pas compromettre la validité statistique des expériences qui seront menées. Seules les expériences considérées comme absolument indispensables seront réalisées.
Raffinement
Les données préliminaires obtenues au laboratoire de notre collaborateur et présentes dans la littérature scientifique n’indiquent pas de toxicité liée à l’injection des nano anticorps. Il n’est donc pas attendu de souffrance chez les animaux qui seront traités. Les animaux utilisés seront sous surveillance régulière. Si les points limites sont atteints lors de l’expérimentation (perte de poids de plus de 20%, blessures, prostration, léthargie, décubitus latéral, ou autres signes), les souris seront euthanasiées. Pour évaluer les effets de l'injection des nano anticorps, différents paramètres seront observés: les processus neuro-inflammatoires, suivi de paramètres comportementaux généraux (prostration, léthargie, activité,...). Pour évaluer l'effet thérapeutique des nano anticorps sur l'apprentissage et la mémoire, des tests comportementaux adaptés, non invasifs et sans douleur, seront réalisés. Au vu des données disponibles dans la littérature scientifique, aucun symptôme de douleur n’est attendu pour ces modèles. Les souris seront hébergées dans un milieu enrichi (copeaux et maisonnettes), avec un accès à l’eau et à la nourriture ad libitum.
Choix des espèces
Le modèle choisi pour nos études, est un modèle murin génétiquement modifié, récapitulant la maladie d’Alzheimer à évolution lente, bien caractérisé au niveau des symptômes, tels que les déficits d'apprentissage et de mémoire. Ce modèle peut donc être utilisé pour évaluer une modification des marqueurs de la maladie d'Alzheimer lors des traitements avec les nano anticorps. L’utilisation de ce modèle génétiquement modifié justifie l’utilisation de souris contrôles, non modifiées génétiquement qui sont issues des mêmes portées et de même fond génétique. Les traitements seront effectués de 6 à 12 mois dans le modèle de souris génétiquement modifié, car c'est un modèle d'évolution lente de la pathologie Alzheimer, et nous souhaitons traiter les animaux à l'apparition des marqueurs de la maladie soit vers 6 mois. Les nano anticorps seront administrés à la dose de 10 mg/kg, à raison de 1 fois par semaine.
Authentification de l’origine géographique des ovins par traçage isotopique
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
98 moutons vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance déclaré léger pour 91 d'entre eux et modéré pour 7. Les brebis mères rejoignent le troupeau au tarissement, tandis que les agneaux sont abattus vers quinze mois pour des prélèvements post-mortem. Le projet trace des isotopes du carbone et du strontium par prises de sang et de fèces afin d'authentifier l'origine géographique de la viande d'agneau. Le porteur écrit avoir écarté le cheval, espèce visée, au profit d'ovins "classiquement abattus à la fin du cycle de production".
Objectifs
Le projet vise à fournir une compréhension sans précédent du rôle joué par les chevaux dans les interactions entre les communautés pastorales de Mongolie à l'âge du bronze tardif (LBA).
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de mieux comprendre la cinétique d’incorporation des isotopes du C et Sr dans différents tissus, ce qui permettra d’évaluer le potentiel de ces éléments chimiques comme traceurs de l’origine géographique des animaux et de leur alimentation.
Procédures
Seuls les 7 animaux du lot 7 après le changement de régime seront concernés par les prises de sang et prélévements féces à J0, J3, J7 et J14, J21, J28.
Impact sur les animaux
Les variations de régimes alimentaires pourraient entrainer des désordres digestifs pour les animaux et les prélèvements du stress. Pour palier à cela, un certain nombre d'éléments seront mises en place. Les animaux seront logés et soignés dans les conditions traditionnelles ; de même les techniques de prélèvements (sang, féces, urine, laine) sont des pratiques couramment appliquées, aucune douleur n’est attendue mais un léger stress interviendra lors de ces procédures. La contention physique des animaux s’effectuera dans les conditions habituelles d’élevage par des personnes formées et habituées à ces manipulations. Lors des changements de régime, une période de transition sera effectuée avec l’incorporation progressive du régime suivant afin de permettre aux animaux de s’adapter et de ne pas créer de stress alimentaire. Pour le régime 2 (maïs + foin) un correcteur azoté sera incorporé afin de garantir l’équilibre alimentaire de la ration. Des pesées et des mesures de l’état corporel des animaux sont réalisées chaque mois afin de surveiller le bon état de santé des animaux.
Devenir
Les brebis, mères des agneaux réintegreront le reste du troupeau au tarissement. Les agneaux élevés pour la boucherie seront abattus vers l'âge de 15 mois, afin de pouvoir effectuer des prélèvements post-mortem. La pratique d’abattage est une pratique courante dans ce type de production.
Remplacement
Les animaux devant être abattus à la fin de l'expérimentation pour les besoins scientifiques, le modèle cheval n'a pas été retenu mais plutôt celui mobilisant des ovins de production Les résultats obtenus sur le modèle ovin pourront être adaptés au modèle équin modulo la connaissance a priori des paramètres de minéralisation de l’émail dentaire chez ces deux modèles. L’intérêt est également centré sur l’authentification de l’origine géographique et alimentaire de la viande d’agneau, ce qui justifie la nécessité d’utiliser des ovins (prélèvements de muscle à l’abattage). Ces résultats seront utiles pour d'autres applications en zooarchéologie.
Réduction
Le choix du nombre d’animaux par lot (7) repose sur i) les hypothèses de différences entre lots et la possible variabilité de la réponse animale, ii) la nécessité d’avoir suffisamment d’animaux par lot pour permettre un comportement normal chez cette espèce grégaire, iii) le prise en compte de possibles pertes animales dans cette expérience qui va durer 2 ans.
Raffinement
Les agneaux feront l’objet d’une surveillance régulière par les personnels animaliers et d’une pesée et notation de leur état corporel tous les mois afin de vérifier le poids, la croissance et l’état corporel. Tout signe de souffrance, se manifestant par de l’abattement, un refus de s’alimenter, ou un comportement anormal (considérés comme points limites) sera signalé, consigné dans le cahier d’expérimentation et pourra entraîner l’arrêt des prélèvements et la fin de l’expérimentation pour un individu donné, voire l’euthanasie si nécessaire. Néanmoins, les prélèvements ne devraient pas induire de douleur car ils sont réalisés par du personnel expérimenté. De plus, ils seront réalisés à une fréquence limitée et sur un faible effectif d’animaux (prélèvements de sang, urines et fèces sur le lot 7 uniquement donc 7 agneaux). Durant, l'ensemble du projet, les animaux seront élevés en lot et l'ensemble des procédures seront réalisées dans cet environnement familier ce qui permettra de limiter le stress des animaux.
Choix des espèces
Le choix a été fait de remplacer le cheval (espèce cible), par des ovins de production (espèce modèle), car ces derniers sont classiquement abattus à la fin du cycle de production. D'autre part, l’intérêt est centré sur l’authentification de l’origine géographique et alimentaire de la viande d’agneau, ce qui justifie la pertinence d’utiliser des ovins. L'étude débute dès les premiers mois de gestation des brebis, jusqu’à l’abattage des agneaux (entre 8 et 15 mois).
Domestication et programme de sélection artificielle chez le poisson zèbre (Danio rerio)
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
12 648 poissons zèbres vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à sévères, dont 2 340 en gravité sévère. Ils subissent un marquage par aiguille sous sédation, des mesures de cortisol et d'agressivité par isolement, un test de résistance à un choc thermique poussé jusqu'à la perte d'équilibre et, pour 2 340 larves, un test de résistance virale suivi sur 72 heures. L'objectif est de concevoir un programme de sélection artificielle pour améliorer le "potentiel aquacole" de l'espèce sur plusieurs générations, soit une finalité de production. Le porteur affirme qu'il n'est "pas possible de remplacer" cette expérimentation portant sur l'"organisme entier".
Objectifs
L'objectif de ce projet est double. Il vise : (i) A suivre les conséquences d'un processus de domestication chez les poissons sur plusieurs générations (ii) A concevoir un programme de sélection artificielle multi-fonctions et de comparer son impact sur l'évolution du potentiel aquacole au fil des générations à celui des programmes de sélections artificielles traditionnellement appliqués en pisciculture (mono-fonction). Pour ce faire, il sera pris en compte des réponses portant sur la croissance, le comportement, le bien-être et la reproduction des poissons. Plus en détail, la méthode in vivo utilisée sera fondée sur l'étude de traits fonctionnels morphlogiques, physiologiques, comportementaux, moléculaires, génomiques et génétiques. Nos hypothèses de travail sont les suivantes : (i) a. En raison de la relaxation de la sélection naturelle et des pressions de sélection du nouvel environnement, nous émettons l'hypothèse que plusieurs changements apparaitrons dans la population de poissons zèbre sauvages au fil des générations, comme cela a été démontré chez d'autres espèces de vertébrés. (i) b. Puisque le syndrome de domestication semble être robuste entre les différents programmes de sélections (chez les mammifères et oiseaux), la deuxième hypothèse est que si ces changements sont dus à la domestication elle-même (et non pas au programme de sélection), les animaux devraient évoluer de manière similaire entre les populations qui subiront des programmes de sélections artificielles différents. Le syndrome de domestication est ici définit comme regroupant un ensemble de caractéristiques comportementales et physiologiques convergentes chez plusieurs espèces ayant subit des programmes de sélection différents. (ii) Nous émettons également l'hypothèse qu'un programme de sélection artificielle multi-fonctions peut conduire à une amélioration du potentiel aquacole, ainsi qu'à une plus grande robustesse de ce potentiel, par rapport à un programme de sélection mono-fonction. Nous définissons ici le potentiel aquacole comme étant la quantité mesurable d'expression de traits/fonctions souhaitables, favorable à la domestication et ultérieurement, à la production.
Bénéfices attendus
La domestication reste un processus difficile. Il échoue souvent (i) en raison de limitations zootechniques, de contraintes socio-économiques, d’erreurs de conception ou de caractéristiques intrinsèques des espèces/populations, (ii) conduit à un problème de bien-être animal, ou (iii) entraîne des productions peu durables avec un faible potentiel d’adaptation pour faire face aux changements dans les attentes humaines et aux changements globaux. Cela soulève la nécessité d’améliorer les approches de domestication pour façonner la production d’espèces de demain. Récemment, les programmes de domestication ont récolté les avantages des progrès de la génétique, de la génomique et de la physiologie pour concevoir des programmes de sélection artificielle (PSA). Ces PSA visent à modifier intentionnellement traits/fonctions biologiques des populations contrôlées par l’homme afin d’améliorer les performances des organismes d’élevage. La plupart des PSA se concentrent sur peu de fonctions biologiques particulières mais sans tenir compte de l’évolution d’autres au cours des générations domestiquées. Pourtant, une domestication réussie nécessite l’expression favorable de plusieurs traits impliqués dans diverses fonctions biologiques ainsi que le maintien du potentiel d’adaptation des populations domestiquées. De plus, la PSA monofonction peut entraîner la co-sélection d’expressions de traits délétères, ce qui peut condamner la production animale. L’élaboration de PSA qui tiennent compte de toutes les fonctions biologiques importantes (c.-à-d. un PSA multifonction) pourrait surmonter les pièges des PSA monofonction et améliorer la production. Cependant, le développement de PSA multifonctions est difficile car ils nécessitent (i) d’effectuer une évaluation intégrative de divers traits (du gène aux phénotypes de toutes les fonctions biologiques), (ii) de définir les expressions optimales recherchées des caractères qui peuvent varier en fonction des objectifs de domestication, et (iii) de parvenir à un consensus entre des résultats parfois discordants obtenus pour différentes fonctions. Pour favoriser une aquaculture plus efficace et durable. Notre projet vise à proposer une approche d’un PSA multifonction pour faciliter les futurs développements aquacoles et avoir compréhension de l’évolution de cette espèce sous différents processus de domestication.
Procédures
6336 individus seront soumis à des contrôles de croissance réguliers sous anesthésie (moins de 5 min/individu, répétés 7 fois à 20 jours d'intervalles). Parmis ces 6336 individus, 3696 seront soumis à une indentification par VIE sous sédation (introduction d'une aiguille, moins de 5 min/individu). Suite à cette identification, 2640 individus seront aléatoirement sélectionnés pour évaluer le niveau de cortisol (hormone impliquée lors d'un stress physique ou émotionnel) dans l'eau et seront par conséquent isolés (1h). Ils seront ensuite soumis à une évaluation des paramètres de reproduction impliquant une anesthésie et un massage des paroies abdominales pour évacuer le sperme (pour les mâles, 1 fois, moins de 2 min/individu) puis à un test d'aggressivité impliquant un isolement (18h d'acclimatation + 1h de test). Toujours parmis ces 6336 individus, suite aux contrôles de croissance, 1584 individus seront soumis à une évaluation du potentiel adaptatif (plusieurs semaines) puis à la même évaluation des paramètres de reproduction que décrits précédemment ; et 1056 individus seront soumis à un test de résistance à un choc thermique (1h). 2340 nouveaux individus seront soumis à un test de résistance virale impliquant une infection par balnéation des larves et un suivi des mortalités sur 72h.
Impact sur les animaux
La technique d’identification utilisée implique l’introduction d’une aiguille chez l’animal. Elle pourrait induire des nuisances comme une douleur ou des infections. Les tests de cortisol (hormone impliquée lors d'un stress physique ou émotionnel) dans l’eau et comportemental implique d’isoler les individus. Or le poisson zèbre est une espèce grégaire. Ces expérimentations peuvent donc induire un stress chez les individus. Nous nous attendons à ce que les tests de résistance thermique et de résistance virale est un impact très négatif sur les individus. En effet, l’objectif de ces tests est de connaitre la résistance maximale des individus. Cela entrainera donc un stress ainsi qu’une probable souffrance pour les individus.
Devenir
A l'issue de chaque procédure les animaux seront mis à mort soit afin de limiter la douleur (test de résistance virale, resistance thermique) soit afin d'être utilisés pour des prélèvemens de tissus biologiques.
Remplacement
Il n’est pas possible de remplacer cette expérimentation animale qui a pour but de mettre en évidence l’efficacité d’un programme de sélection artificielle et ses conséquences au niveau de l’organisme entier, sur plusieurs générations.
Réduction
La petite taille des Danio rerio ne nous permet pas de réaliser un nombre conséquent d’analyse sur un même individu. Le nombre d’animaux utilisé est le minimum nécessaire pour évaluer chacun des paramètres utiles pour répondre à notre objectif. De plus, nous avons réduit au minimum le nombre de famille afin de nous permettre la production des 5 générations nécessaire au projet sans consanguinité. En effet, nous effectuerons des croisements interfamiliaux, en croisant des reproducteurs sélectionnés entre les familles. La méthode de croisement est basée sur la "duplication" du nombre d'ancêtres pour la progéniture à chaque génération. Ainsi, chaque poisson à la F1, aura 2 ancêtres, à la F2, 4 ancêtres, et ainsi de suite jusqu'à la F5 où chaque poisson aura 32 ancêtres. Hormis la méthode de croisement basé sur la duplication du nombre d'ancêtre, aucune approche statistique n'a été réalisée.
Raffinement
Les procédures d’identification, contrôle de croissance et de collection du sperme peuvent engendrer un stress du fait d’une manipulation prolongée hors de l’eau et/ou une douleur correspondant à l’introduction d’une aiguille (identification). De ce fait, les animaux seront préalablement sédatés ou anesthésiés avant la manipulation. De plus, lors de l’identification, un analgésique sera utilisé en complément de la sédation. Le test de résistance virale peut induire un stress et/ou des infections et conduire à la mort de l’animal. De ce fait, ce test sera réalisé sur une courte période (72h) afin de limiter le stress et la douleur. De plus, les animaux ayant subi cette procédure seront immédiatement mis à mort à la fin de la manipulation. L’isolement provoqué par les tests de cortisol et le test comportemental peut entrainer un stress chez l’animal mais nécessite un animal éveillé, que l’on ne peut donc pas anesthésier. De ce fait, ce test sera réalisé sur une courte période (30 minutes pour le cortisol et 19h pour le test comportemental – 18h d’acclimatation + 60 min de test filmé) afin de limiter le stress et la douleur. Le test de résistance thermique, peut entrainer un stress chez l’animal mais nécessite un animal éveillé, que l’on ne peut donc pas anesthésier. Nous utiliserons donc la perte d’équilibre comme point limite pour retirer l’animal de l’expérimentation et le mettre à mort. De plus, nos structures expérimentales d’hébergement sont équipées d’un enrichissement intégré de l’environnement. Il s’agit d’un fond imprimé de gravier qui fournit une sensation de profondeur dans le réservoir. La conception est basée sur le fait démontré que le poisson zèbre à une préférence pour le visuel gravier dans le fond du réservoir. Pour chaque procédure, les points limites portent sur la surveillance du comportement des poissons et l'apparition d'éventuelles blessures au niveau cutané. De telles observations nous amènent à retirer l'animal de l'expérimentation et à le mettre à mort.
Choix des espèces
Le poisson zèbre est un poisson avec un cycle de vie court ce qui nous permettra d’obtenir rapidement plusieurs générations. De plus, c’est un poisson facile à élever et de nombreuses données sont disponible. Les animaux seront utilisés à tous les stades de développement, du stade embryon à l’âge adulte. Le projet visant à comprendre comment les animaux évoluent sous l’impact de la domestication, cela inclut d’étudier des paramètres liés à chaque stade développement. De plus, le projet visant à produire plusieurs générations, cela inclut de réaliser un cycle de vie complet de l’individu. Plus précisément, les contrôles de croissance débuteront au stade larvaire et se poursuivront jusqu'à l'âge adulte, le test de résistance virale se fera sur des larves âgées de 3 jours post-fécondation et l'ensemble des autres expérimentations se feront à l'âge adulte.
Elaboration d’un protocole pilote pour alimenter et mesurer le stress de l’exposition nocturne à la lumière artificielle chez le mulet-porc
- Conservation des espèces
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Bien-être animal
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
100 mulets-porcs vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Capturés en milieu naturel, ils sont exposés sur trois nuits à une lumière artificielle nocturne, puis tués par surdose d'anesthésique pour prélèvement de sang, de muscle et de foie, afin de calibrer un protocole de mesure du stress lié à la pollution lumineuse. Le porteur décrit un stress à la capture et au transport et une perte de poids légère pendant l'acclimatation, sans autre manipulation directe. Il présente l'étude comme pilote, préalable à un dispositif de plus longue durée qui fera l'objet de futures demandes d'autorisation.
Objectifs
Ce projet est une étude pilote destinée à concevoir un protocole d’alimentation et de mesure indirecte du stress chez le mulet-porc, dans le cadre du développement d’un projet expérimental sur un plus long terme. Celui-ci visera à analyser l'effet sur la biodiversité aquatique, d'une forme de stress spécifique aux milieux urbains, à savoir la pollution lumineuse nocturne. Nous avons choisi de réaliser cette étude sur des mulets-porcs juvéniles car il s’agit d’une espèce commune, largement répandue dans les milieux aquatiques urbanisés européens et connue pour se nourrir exclusivement de biofilms (couches de micro-organismes qui se forment sur des surfaces en contact avec l'eau) lorsqu’ils sont juvéniles. Ce comportement alimentaire est recherché car le projet global cherchera à analyser les effets du stress lumineux sur une fonction essentielle au fonctionnement des écosystèmes aquatiques : l’interaction alimentaire plante-poissons. Les poissons seront capturés en milieu naturel par nos soins grâce à des filets spécifiques à la pêche aux civelles donc sans risque de blessure des animaux et transportés dans nos installations. Nous mettrons ensuite à leur disposition des biofilms produits naturellement sur place, et ferons évoluer la lumière de telle façon à simuler les modes d'éclairage urbain les plus répandus. Nous verrons ainsi les effets de cette pollution lumineuse à la fois sur l’alimentation des poissons (quantités ingérées, fréquences des repas) et sur leur niveau de stress. Pour la quantification de celui-ci, de l'eau des aquariums sera régulièrement prélevée et analysée, avant qu'une fois les poissons euthanasiés, on réalise des mesures sur leur sang, muscles et foie. C'est ensuite la recherche de la présence de cortisol dans l'eau et/ou dans le sang qui nous permettra d'évaluer le niveau de stress des poissons exposés aux effets de la lumière. Des prélèvements d’organes et tissus renseigneront en parallèle sur l’évolution de la composition en lipides en fonction du mode d’alimentation, et ce afin d’évaluer l’effet sur l’interaction alimentaire biofilm-poisson.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus de cette étude pilote à court terme sont de tester la faisabilité et les paramètres d’un protocole de mesure indirecte du stress du poisson en réponse à un stress lumineux. A moyen terme, l’étude pilote permettra de concevoir un dispositif expérimental réaliste pour étudier les réponses comportementales (en particulier alimentaires) et le stress induit par la pollution lumineuse nocturne chez le mulet-porc. Cette espèce de poisson a été choisie puisqu’elle représente un maillon essentiel au bon fonctionnement des écosystèmes aquatiques soumis à pression urbaine. A long terme, la démarche expérimentale permettra d’apporter des éléments de connaissance scientifique fondamentale robustes sur la réponse de la biodiversité aquatique, et plus généralement du fonctionnement des écosystèmes aquatiques, à divers facteurs de stress urbain. Ils alimenteront des recommandations de gestion des espaces publics urbains, notamment pour ce qui concerne la réduction, la mitigation ou la gestion des effets des éclairages publics sur l'environnement.
Procédures
Les poissons seront capturés en milieu naturel avec des techniques de pêche au filet. Toutes les précautions seront prises pour éviter des blessures aux animaux au cours de cette étape. Ils seront ensuite transportés pendant deux heures dans des sacs de transport adaptés. Les poissons, d’une espèce capable de vivre aussi bien dans l’eau douce que dans l’eau salée, seront ensuite acclimatés à l’eau de l’aquarium, d’une salinité plus basse que celle des milieux de capture, par le respect de seuils d’acclimatation progressifs accompagnés d’observations comportementales continues. Ils resteront ensuite en quarantaine sanitaire pendant 21 jours. Puis, ils seront alimentés avec un aliment naturel, le biofilm (la couche de micro-organismes qui se forme sur des surfaces en contact avec l'eau), dont l’appétence en condition de captivité sera testée. Si ce biofilm venait à être négligé, des granulés commerciaux le remplaceront. Certains poissons seront ensuite soumis à un stress lumineux nocturne d’une durée au total courte (3*12 h maximum d’exposition nocturne). L’ensemble des poissons destinés à l’expérimentation sera euthanasié à diverses étapes pour les besoins des prélèvements indispensables à l’interprétation des résultats : prises de sang pour y mesurer le cortisol qui sera comparé aux mesures réalisées dans l’eau, extraction de muscles et de foie pour analyse des profils en lipides. Ces profils illustrent pertinemment le rôle des plantes dans le fonctionnement des réseaux alimentaires de l’écosystème.
Impact sur les animaux
Les animaux peuvent être soumis à un stress lors de leur capture et pendant leur transport, qui durera environ deux heures, ainsi que lors du transfert dans l’aquarium. Au cours de la procédure visant à habituer les poissons à se nourrir en captivité de biofilms, une perte de poids des animaux, légère mais sans conséquences sur leur bien-être, est possible. Ensuite, au cours de la procédure destinée à tester un protocole de mesure indirecte du stress, certains individus seront exposés aux effets d'une lumière nocturne, d’intensité légère, pendant 3 nuits, c'est à dire durant 36 heures non consécutives. C’est l’effet de ce stress, mimant une exposition à la pollution lumineuse nocturne, qui est recherché. Les effets attendus sont d’ordre comportemental (mobilité accrue, frénésie alimentaire, stress modéré), et d’ordre physiologique (accumulation de cortisol dans le sang et excrétion de cortisol dans l’eau du milieu). En dehors de ces nuisances légères, aucune manipulation directe n’est prévue sur les animaux. Tous seront néanmoins euthanasiés (selon le mode réglementaire, c’est-à-dire qu’une fois que les poissons auront été anesthésiés par balnéation, une augmentation de la quantité du produit anesthésique dans l’eau produira leur euthanasie) en fin d’expérimentation pour les besoins de prélèvements de sang, muscle et foie nécessaires à l’interprétation des résultats.
Devenir
Les 100 poissons impliqués sont euthanasiés. 10 le sont dès le début du projet, servant ainsi de « témoins », 20 à 30 autres le sont à la fin de la période d’alimentation par le biofilm ou les granulés, ceci pour la détermination du profil lipidique. Enfin, 60 seront euthanasiés après l’exposition à la lumière. Ces euthanasies sont justifiées par le besoins de prélèvements destinés à recueillir les paramètres indispensables aux résultats de l’étude pilote déployée dans le cadre de l‘élaboration d’un dispositif multiannuel. Celui-ci fera l’objet de futurs dépôts de demandes d’autorisation d’expérimenter au fur et à mesure de l’avancée du projet.
Remplacement
Les finalités de l’expérimentation pilote sont de juger de la faisabilité et du calibrage d'un protocole d’alimentation et de mesure du cortisol excrété par des animaux vivants dans l’eau du milieu suite à une exposition à un stress léger. L’expression du stress et les réponses comportementales complexes attendues ne peuvent pas être abordées par l’usage d’un modèle de remplacement simplifié (par exemple, des cultures cellulaires) en l’état actuel des connaissances. De plus, le choix d’une espèce sauvage très répandue dans les écosystèmes aquatiques urbanisés d’Europe, plutôt que d’un modèle biologique expérimental plus standardisé (poissons zèbres ou medaka par exemple) permettra d’optimiser les résultats du projet à large échelle.
Réduction
Le nombre d’animaux intégrés à l’étude pilote est limité au strict minimum requis pour une analyse statistique fiable de l’effet de l’exposition lumineuse sur le comportement alimentaire des animaux. L’expérimentation est constituée de 3 procédures qui s’enchainent sur tout ou partie des mêmes animaux afin d’optimiser leur usage. Ce nombre de 100 inclut un total de 10 surnuméraires capturés pour pallier une mortalité potentielle pendant la capture, le transport et l’acclimatation aux conditions d’hébergement (soit une mortalité estimée à environ 10%).
Raffinement
En dehors des étapes de capture, transport et transfert, les poissons ne seront jamais manipulés. Une fois pêchés, les poissons seront placés dans des viviers de dimensions adaptées à leur nombre et à leur taille, puis placés délicatement dans des sacs de transport gonflés aux 2/3 à l'oxygène pur et hermétiquement fermés. Ces sacs seront déposés dans un contenant assurant leur stabilité pendant le transport jusqu'au site expérimental. Une fois les poissons sur place, des seuils progressifs d'acclimatation leur permettront de s'habituer à l'eau de leur aquarium. Par ailleurs, le seul transfert qui sera réalisé ensuite sera celui du lot de 60 poissons destinés à l’exposition lumineuse ; il sera effectué à l'aide d'épuisettes à mailles fines, entre le bac de quarantaine où auront été accueillis les poissons dès leur arrivée sur site, vers les aquariums où se dérouleront les expositions lumineuses. Les poissons seront nourris pendant l'expérimentation. La qualité, la quantité et la fréquence de l’alimentation seront ajustées en fonction des observations réalisées in situ. Au moins une fois par jour, des animaliers formés de longue date viendront contrôler visuellement l’état des poissons. Des mesures continues des différents paramètres de l’eau (température, pH, …) ainsi que des mesures ponctuelles des produits azotés, garantes de la qualité de l'eau, permettront de maintenir des conditions environnementales optimales tout au long de l’expérimentation. Les bassins seront dimensionnés pour offrir un espace de mobilité confortable aux animaux (bassins de 30 L pour des individus de 8±2 cm de longueur totale). Les poissons ne seront jamais isolés mais placés en groupes de minimum 5 à maximum 100 individus selon les étapes. Toutes les étapes expérimentales auront lieu dans une même salle dédiée afin que les poissons s’habituent à un environnement visuel et sonore unique et constant. Enfin, les aquariums seront nus car un abri serait de peu d’intérêt pour le mulet-porc qui est une espèce mobile se déplaçant dans la colonne d’eau en dehors des activités alimentaires qu'il mène sur le fond. La présence d’une cache pourrait par ailleurs nuire à l’interprétation des résultats. Cependant, une des parois de chaque aquarium sera munie d’un décor mimant un décor de rivière afin potentiellement d’améliorer le confort des animaux.
Choix des espèces
Le mulet-porc est une des rares espèces de poissons connues pour se nourrir de biofilms au stade juvénile, ce comportement alimentaire spécifique étant essentiel pour atteindre les objectifs de long terme envisagés dans le projet global supportant l’étude pilote. Ces objectifs viseront au développement d’une démarche expérimentale multiannuelle intégrant différents représentants de la biodiversité aquatique (poissons et plantes d’espèces diverses). De plus, la capture de mulets-porcs en milieu saumâtre puis leur placement en milieu dulcicole pour l’expérimentation sont possibles puisqu’il s’agit d’une espèce dont le cycle de vie se déroule à la fois en eau salée et en eau douce. Le mulet-porc est par ailleurs largement répandu dans les milieux aquatiques urbanisés mondiaux dont l’étude est ciblée par le projet global, ce qui permettra d’optimiser la portée des résultats dans un contexte international. C’est aussi l’espèce la plus abondante dans les zones où les captures sont envisagées : ainsi, l’impact de celles-ci sur les ressources naturelles sera minimisé. Les poissons impliqués seront des juvéniles de 8±2 cm de longueur totale. Cette taille est en effet celle à laquelle les mulets-porcs sont décrits comme consommateurs exclusifs de biofilms en milieu naturel. Le fait de choisir des juvéniles limitera aussi les effets potentiels des captures sur les ressources naturelles. Enfin, des poissons de petite taille sont recherchés afin d’optimiser le compromis entre confort des animaux et conditions optimales pour la fiabilité des mesures du cortisol dans l'eau.
Impact de l’utilisation d’un probiotique sur le microbiote intestinal et la lutte contre Salmonella chez le porc
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
40 porcs vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent par voie orale un probiotique puis une inoculation de Salmonella, avec prises de sang à la jugulaire et prélèvements de fèces répétés, pour tester une réduction du portage de la bactérie dans la filière porcine. Le porteur indique une légère hyperthermie et une modification des fèces après inoculation, sans autre effet attendu. Il affirme qu'en l'absence de modèle in vitro il est "indispensable" de comprendre le rôle de la flore intestinale du porc, et présente l'objectif comme une réponse aux "attentes de la filière porcine".
Objectifs
La salmonellose représente la deuxième cause d’infection humaine d’origine alimentaire en Europe. Cette infection est une zoonose (maladie pouvant être transmise de l’animal à l’homme et inversement) qui peut être transmise à l’Homme tout au long de la chaine alimentaire, mais plus généralement par le biais d'aliments d'origine animale contaminés. Parmi les viandes, celle de porc a été identifiée comme l’une des principales sources des cas humains de salmonellose. Le porc héberge cette bactérie dans son tractus digestif de manière asymptomatique. L’objectif principal de ce projet est de réduire le portage de Salmonella, pathogène prévalent dans la filière porcine, par l’ajout d’un probiotique, Bacteroides fragilis. Au cours d’un précédent travail, il a été démontré in vitro que Bacteroides fragilis était capable de réduire le passage de la barrière cellulaire par des Salmonella de différentes formules antigéniques. Cet essai in vivo sur porcs permettra de valider les effets bénéfiques obtenus in vitro, en vérifiant en conditions expérimentales contrôlées l’effet inhibiteur de ce Bacteroides fragilis sur le passage trans-intestinal de Salmonella. La réduction du portage de Salmonella et de sa diffusion chez l’animal sera mesurée au niveau intestinal, sanguin et immunitaire. L’impact de B. fragilis sur le microbiote digestif en présence et en absence de Salmonella sera également considéré. Développer une stratégie de lutte efficace pour limiter la colonisation des animaux par Salmonella dès l’élevage permettra de réduire l’usage des antibiotiques et la charge qui arriverait sur la chaine alimentaire, et ainsi répondre aux attentes des consommateurs et des acteurs de la filière porcine.
Bénéfices attendus
Dans la première partie du projet, des effets bénéfiques du probiotique Bacteroides fragilis sur la colonisation de Salmonella ont été observés in vitro . L’essai in vivo nous permettra de vérifier ces effets de réduction de la colonisation par Salmonella. Ces données sont nécessaires pour l’acquisition de connaissances, et pour le développement d’une stratégie de lutte efficace pour limiter la colonisation des animaux par Salmonella dès l’élevage. Cela permettrait de limiter à terme, l’usage d’antibiotiques en cas de salmonelloses animales, de réduire la charge bactérienne qui arriverait sur la chaine alimentaire, et ainsi répondre aux attentes des professionnels de la production porcine. Par ailleurs, cette étude nous permettra de vérifier que les résultats obtenus in vitro sont transposables in vivo dans l'objectif de réduire le recours à l’expérimentation animale lors de futures études.
Procédures
- Administration par voie orale de Bacteroides fragilis à 8 temps donnés (J-4, J0, J1, J3, J7, J10, J14, J17) - Inoculation par voie orale de Salmonella ou d’une solution placebo à 1 temps donné (J0). - Prise de sang (10mL) au niveau de la veine jugulaire à 7 temps donnés (J-7, J-3, J1, J3, J7, J10, J14, J17, J21). - Prélèvement de fèces sur animaux vigiles lors de défécation naturelle à 8 temps donnés (J-7, J-3, J1, J2, J3, J7, J10, J14, J17).
Impact sur les animaux
Chez le porc, Salmonella est susceptible d’induire une légère hyperthermie dans les deux jours suivant l’inoculation. C’est pourquoi un suivi de la température rectale sera réalisé quotidiennement. De même, une modification de la texture des fèces peut être attendu. Pour surveiller ce paramètre, un scoring des fèces (échelle de 0 à 5) sera réalisé quotidiennement. B. fragilis, non toxigène, est considéré comme un probiotique prometteur de nouvelle génération en raison de ses capacités à atténuer l’inflammation. Il n’est donc pas attendu d’effet indésirable du au probiotique tout au long de cet essai.
Devenir
Des prélèvements d’organes et de différents contenus et tissus intestinaux sont nécessaires pour évaluer la diffusion de salmonella et l’impact du probiotique. Ces prélèvements nécessitent la mise à mort des animaux. C’est pourquoi tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure expérimentale.
Remplacement
Le porc représente l’une des sources majeures de salmonellose pour l’homme. Afin de pouvoir identifier des moyens de lutter au mieux contre cette zoonose, il est indispensable de comprendre le rôle de la flore commensale dans le développement de Salmonella dans le système digestif du porc et sa capacité à passer dans d’autres tissus/organes. Dans ce contexte, et en en l’absence de modèle in vitro ou in silico intégré, permettant de mimer l’interaction de la flore commensale porcine avec Salmonella, seul le modèle in vivo permet aujourd’hui de travailler sur un tel niveau global. C’est pourquoi il convient de réaliser cette étude sur cette espèce cible.
Réduction
L’étude est réduite au nombre minimum de lots nécessaires, un lot témoin négatif, un lot témoin « probiotique », un lot témoin « Salmonella » et le lot ou le probiotique et Salmonella seront administrés. Pour chaque lot, un effectif de 10 animaux sera utilisé (2 parcs de 5 animaux dans une même animalerie). Cet effectif de 10 sera suffisant pour reproduire les effets et effectuer des analyses de variance les plus robustes possibles Les tests statistiques utilisés seront, pour une distribution normale, les tests ANOVA et pour une distribution ne suivant pas la loi normale, les tests de Kruskall-Wallis.
Raffinement
L’inoculation de Salmonella et du probiotique sera réalisée à la pipette par voie orale par le personnel expérimenté qui apportera la même attention à chaque inoculation de sorte à éviter/limiter les inconforts au moment de l’administration. Dans nos précédentes expériences, suite à l’inoculation de porcs avec la souche de Salmonella, seule de légères hypertermies dans les 24h après l’inoculation ainsi qu’une modification de la texture des fèces 48h après l’inoculation ont pu être obervées chez certains animaux. Pour surveiller ces paramètres, il est donc prévu un suivi quotidien de la température rectale ainsi qu’un scoring des fèces (échelle de 0 à 5). Dans l’ensemble de notre essai, nous confirmerons l’état de santé des animaux dans nos conditions expérimentales. Pour cela un relevé de symptômes et de manifestations cliniques visuelles sera réalisé quotidiennement. Dans l’ensemble de notre essai, nous confirmerons l’état de santé et de bien-être des animaux dans nos conditions expérimentales comme indiqué au point 5.6.2. Enfin les prises de sang seront réalisées de sorte à prélever 10 mL de sang total au niveau de la veine jugulaire. Ce qui correspond à un prélèvement inférieur à 1% du volume sanguin (soit en moyenne 19mL). Ces prises de sang seront exclusivement réalisées par le personnel expérimenté de sorte à rendre le geste rapide et le plus confortable possible pour les animaux.
Choix des espèces
Le porc représente l’une des sources majeures de salmonellose pour l’homme. Afin de pouvoir identifier des moyens de lutter au mieux contre cette zoonose, il est indispensable de mieux comprendre le rôle de la flore commensale dans le développement de Salmonella dans le système digestif du porc et sa capacité à passer dans d’autres tissus/organes. Le but final étant de trouver des moyens pour réduire le portage des salmonelles par les porcs, tout en réduisant l’utilisation des antibiotiques et ainsi, de protéger la santé humaine, tout en répondant aux attentes de la filière porcine. Les porcs seront sevrés et mis en lot à partir de 4 semaines. A la fin de la 6ème semaine, les lots 2 et 3 recevront le probiotique. L’inoculation des animaux par Salmonella interviendra 4 jours après pour les lots 3 et 4, à 7 semaines d’âge. A cet âge les porcs ont atteint une maturité intestinale avec une flore stable et un système immunitaire performant. Ces conditions permettront donc d’étudier de manière optimale la modulation du microbiote et l’implantation de Salmonella en présence ou non du probiotique. Le probiotique continuera d’être administré deux fois par semaine durant 3 semaines.
Etude des mécanismes neuroprotecteurs sous-tendant la résilience cognitive dans un modèle de maladie d’Alzheimer induite par la streptozotocine chez le rat adulte
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
192 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent une injection de streptozotocine dans les deux ventricules cérébraux sous anesthésie, puis passent une batterie de tests comportementaux évaluant activité motrice, anxiété et mémoire, avant que leur cerveau soit prélevé. Le projet compare deux souches de rats pour étudier la résilience cognitive face à la maladie d'Alzheimer. Le porteur affirme qu'aucun remplacement in vitro ou in silico n'est possible et que la mémoire ne peut s'évaluer que dans un organisme entier.
Objectifs
En vieillissant, il apparait que les patients atteints de la maladie d’Alzheimer et présentant des lésions cérébrales constituées de peptide amyloïde représentent une population très hétérogène. En effet, certains malades souffriront de troubles de la mémoire tandis que d’autres présenteront des performances mnésiques préservées, ce que l’on appelle la résilience cognitive. Une meilleure compréhension des mécanismes cérébraux impliqués dans cette résilience cognitive permettrait d’identifier de nouvelles stratégies d’intérêt pour lutter contre la maladie d’Alzheimer. Notre projet vise donc à étudier, chez l’animal, les mécanismes cérébraux protecteurs impliqués dans la résilience cognitive face à la maladie d’Alzheimer. Notre objectif est de reproduire une situation pathologique mimant cette maladie chez deux souches de rats (Wistar et LOU/c/jall) afin d’étudier les mécanismes cérébraux protecteurs associés à la résilience cognitive. Le modèle de maladie d’Alzheimer choisi consiste en une injection, dans chaque ventricule cérébral, de streptozotocine chez le rat adulte. Ce modèle entraine une augmentation des concentrations en peptide bêta-amyloïde et en protéine tau phosphorylée dans l’hippocampe, deux marqueurs caractéristiques de la maladie d’Alzheimer. De plus, ce modèle présente une neurodégénérescence associée à l’apparition de déficits cognitifs. Ce modèle permettra d’étudier les mécanismes neuroprotecteurs impliqués dans la résilience cognitive. La maladie d’Alzheimer sera ainsi induite chez les rats de souches Wistar et LOU/c/jall (notées WIS et LOU), dont on suppose qu’elles vont présenter des niveaux de résilience cognitive faible et élevé, respectivement. Par rapport au rat WIS, le rat LOU a déjà été décrit comme présentant un vieillissement réussi et, d’après des études préliminaires, présente des performances de mémoire préservées suite à l’administration intra-cérébrale de peptide amyloïde, mimant de façon très imparfaite la maladie d’Alzheimer. Ces études nous ont amené à proposer le rat LOU comme modèle de résilience cognitive. Notre projet vise à confirmer cette hypothèse en reproduisant, par utilisation du modèle d’injection de streptozotocine, une situation neuronale pathologique plus représentative de la maladie d’Alzheimer. Après caractérisation de la résilience cognitive par une batterie de tests comportementaux, des analyses post-mortem seront réalisées pour identifier les substrats neuronaux protecteurs sous-jacents.
Bénéfices attendus
Grâce à l’utilisation de deux souches de rat dont on suppose qu’elles vont présenter des niveaux de résilience cognitive différents face à une situation mimant la maladie d’Alzheimer, cette étude permettra d’étudier les mécanismes et les processus cérébraux permettant de lutter, sur un plan cognitif, contre la maladie d’Alzheimer. Des études de corrélations entre les performances cognitives, les lésions histopathologiques et certains marqueurs de plasticité synaptique et cérébrale seront réalisées. L’identification des processus cérébraux protecteurs permettra de mettre en lumière de nouvelles stratégies à visée thérapeutique pour lutter contre le déclin cognitif associé à la maladie d’Alzheimer.
Procédures
Tous les rats (n=192) subiront une injection intra-cérébro-ventriculaire bilatérale de streptozotocine ou de liquide céphalo-rachidien artificiel au cours d’une chirurgie cérébrale menée sous analgésie et anesthésie profonde. Les deux injections cérébrales (une par ventricule) seront réalisées au cours d’une seule opération chirurgicale d’une durée de 30 minutes par animal. L’analgésie sera induite par injection sous-cutanée de buprénorphine 30 min avant l’anesthésie (avant l’acte chirurgical), et renouvelée 6 heures après la procédure chirurgicale. Cette dernière injection réalisée sur animaux vigiles requiert une contention de l’animal et durera environ 1 minute par rat. L'anesthésie se fera par une induction à 5% d'isoflurane puis maintien à 2% d'isoflurane en mélange O2/N2O 30%/70%. Après une période de récupération d’un mois, les animaux seront exposés à une batterie de tests comportementaux visant à évaluer l’activité motrice, le comportement de type anxieux et les performances de mémoire des animaux en situation libre. Ces tests dureront 3 semaines. Certains rats recevront également une injection (n=32 rats) ou deux injections (une injection par jour pendant deux jours ; n=32 rats), par voie intrapéritonéale, d’un agent intercalant de l’ADN permettant de marquer les neurones en formation (étude de la prolifération et de la survie neuronale par injection de BrdU). Chaque injection intra-péritonéale, qui nécessite une contention de l’animal, durera environ une minute par rat.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables attendus sur les animaux seront ceux provoqués par l’induction de la maladie d’Alzheimer suite à l’administration intra-cérébro-ventriculaire de streptozotocine. D’après les données préexistantes issues de la littérature, une diminution des intéractions sociales et des performances de mémoire, ainsi qu’une élévation du comportement de type anxieux sont attendues, à l’image des symptômes cognitifs observés chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer. Nous nous attendons à observer ces effets qui représentent justement les altérations comportementales étudiées dans notre projet. D’après la littérature, ce protocole d’injection de streptozotocine ne modifie en revanche pas le poids corporel, ni l’activité motrice et exploratoire spontanée des rats traités.
Devenir
A l’issue de l’unique procédure présentée dans ce projet, tous les animaux seront mis à mort (n=192). Les cerveaux de tous les animaux seront prélevés afin d’étudier les conséquences cérébrales de l’injection de streptozotocine. Ces prélèvements permettront de réaliser des études de corrélation entre le niveau de résilience cognitive des animaux (études comportementales) et leur atteinte cérébrale (études post-mortem).
Remplacement
Ce projet vise à favoriser le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le cadre de pathologies neurologiques telles que la maladie d’Alzheimer. Or la recherche de nouveaux médicaments nécessite (scientifiquement et règlementairement) l’utilisation d’espèces animales. De plus, l’évaluation des performances de mémoire ne peut être réalisée que sur un organisme capable d’effectuer une tâche cognitive. L’objectif final est de pouvoir tester de nouveaux candidat-médicaments dans le nouveau modèle animal développé. Ainsi, aucun remplacement par des modèles in vitro ou "in silico" (modèles mathématiques, bio-informatique) ne peut être réalisé. De plus, l’objectif de notre projet est de caractériser différents niveaux de résilience cognitive suite à l’induction d’une situation mimant la maladie d’Alzheimer. Ceci sera réalisé chez le modèle LOU/c/Jall, connu pour représenter un modèle supposé de résilience cognitive élevée. L’existence d’un tel modèle de vieillissement réussi chez d’autres espèces telles que la souris n’a encore jamais été décrite, justifiant ainsi l’utilisation de cette souche de rat, et de la comparer au rat Wistar, dont le rat LOU/c/Jall dérive génétiquement.
Réduction
Un total de 192 rats est envisagé, soient 96 rats Wistar et 96 rats LOU/c/Jall. D’après l’expertise de l’équipe, des groupes de n=16 sont nécessaires pour assurer la puissance des analyses statistiques tout en raffinant notre nombre d’animaux utilisés. Ces effectifs nous assureront d’obtenir des données statistiquement analysables (Tests ANOVA à un ou deux facteur(s), selon les conditions d’expérimentation réalisées, suivis d’un test post-hoc tel que le test de Tukey ou de Bonferroni). De plus, les études comportementales et cérébrales seront réalisées chez les mêmes animaux pour réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés.
Raffinement
Afin de réduire la douleur, souffrance et angoisse infligées, les animaux seront maintenus dans des conditions d’hébergement optimales et stables : température, cycle de lumière, hygrométrie. Ils seront surveillés quotidiennement par un personnel qualifié et une attention particulière sera apportée à l’apparence physique externe des animaux, aux variations éventuelles de poids ainsi qu’aux changements de comportements. Les injections intra-cérébro-ventriculaires (streptozotocine) et intra-péritonéales (Buprénorphine, BrdU) seront réalisées exclusivement par un personnel qualifié. Afin de diminuer le stress de nos animaux, un protocole de familiarisation des animaux à l’animalerie et à l’expérimentateur sera mis en place dès l’arrivée des animaux au sein de notre animalerie. Afin de réduire la douleur et la détresse de nos animaux, nous avons choisi un point limite précoce et compatible avec les objectifs scientifiques de notre recherche.
Choix des espèces
L’espèce choisie est le rat (Rattus Norvegicus). Le rat est très utilisé en pharmacologie car il présente des caractéristiques biologiques en nombreux points comparables à l’Homme. Son comportement est bien décrit et il est possible d’en mesurer les modifications. Par ailleurs, le modèle de maladie d’Alzheimer que nous souhaitons reproduire est basé sur l’injection de streptozotocine, déjà décrit et mis au point dans la littérature chez le rat Wistar. Enfin, nous souhaitons évaluer l’influence du niveau de réserve cognitive sur la résilience suite à l’induction de la maladie d’Alzheimer. Ceci sera réalisé chez le rat LOU/c/Jall, connu pour présenter un vieillissement réussi et donc représentant un modèle supposé de résilience cognitive élevée. L’existence d’un tel modèle de vieillissement réussi chez d’autres espèces telles que la souris n’a encore jamais été décrite, justifiant ainsi l’utilisation de cette souche de rat, et de la comparer au rat Wistar, dont le rat LOU/c/Jall dérive génétiquement. Sur la base de la littérature, des rats adultes (2 mois d’âge) seront utilisés dans ce projet. C’est en effet à cet âge que le modèle d’injection à la streptozotocine est décrit et connu pour induire des déficits comportementaux chez le rat Wistar.