Système nerveux
- 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 respiratoire
- Système urogénital
Etude de l’effet de nouvelles molécules sur des modèles murins mimant la maladie d’Alzheimer
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
2 760 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, chacune buvant pendant quatre mois une eau additionnée des molécules testées, puis nageant dans la piscine de Morris quatre fois par jour pendant cinq jours. Les procédures impliquent un niveau de souffrance léger à modéré. S'y ajoutent deux séjours de deux jours et deux nuits en cage individuelle munie d'une roue, pour mesurer l'activité de souris que le porteur décrit comme apathiques. Ces souris portent des mutations qui provoquent un déficit cognitif et des troubles de la mémoire s'aggravant avec l'âge, et le bénéfice annoncé, une future utilisation de ces molécules dans le traitement clinique de la maladie d'Alzheimer, reste au conditionnel.
Objectifs
Les patients atteints de la maladie d’Alzheimer (MA) présentent dans leur cerveau des aggrégats protéiques toxiques que sont d'une part les dégénérescences neurofibrillaires composée de protéine Tau et les plaques sénilescomposées en majorité du peptide amyloïde (Ab). Selon l'hypothèse amyloïde, l'Ab serait le principal responsable des dysfonctionnements liés à la MA or nos résultats montrent que son précurseur, le fragment C99 contribue aussi à la pathologie. Au laboratoire, nous avons mis en évidence une accumulation très précoce de ce fragment dans le cerveau de souris modèle de la MA ce qui conduit à des dysfonctionnements cellulaires et contribue à un deficit cognitif. En plus de la pathologie liée au peptide Ab et au fragment C99, l'aggrégation de la protéine Tau observée dans les cerveaux des patients Alzheimer conduit à un dysfunctionnement synaptique. De manière interéssante, de nouvelles molécules sont capables de diminuer à la fois la pathologie liée à Tau et celle liée à l'Ab. L'objectif de ce projet est d'explorer l'effet de ces nouvelles molécules sur la pathologie liée au fragment C99 dans plusieurs modèles murins de la MA.
Bénéfices attendus
Ces nouvelles molécules ont été décrites comme améliorant le déficit cognitif des souris en réduisant à la fois la pathologie liée à la protéine Tau et celle liée au peptide Ab. Ce projet a pour but non seulement de confirmer l'effet de ces nouvelles molécules sur un nouveau modèle murin de maladie d'Alzheimer combinant à la fois la pathologie Tau et celle d'Ab mais aussi d'étudier spécifiquement l'effet de ces molécules sur la pathologie liée au fragment C99. Ce projet de recherche fondamentale devrait apporter des informations importantes sur les mécanismes moléculaires que pourraient cibler ces molécules et déterminer si ces molécules sont capables de restaurer des phénotypes pathologiques liés au fragment C99. Il devrait également fournir des perspectives cruciales pour une future utilisation de ces molécules dans le traitement clinique de la maladie d'Alzheimer.
Procédures
Les animaux subiront au plus 3 interventions: 1-Le traitement par une administration des molécules dans l'eau de boisson pendant 4 mois. 2-Les mesures d'activité et de distance parcourue dans la roue dans des cages métaboliques : pour chaque souris 2 passages sont prévus avant et après le traitement pendant 2jours et 2nuits consécutives. 3-Le test de mémoire qui consiste en 5 jours d'apprentissage avec 4 essais par jour d'une minute, 2 tests d'une minute 24h et 72h après le dernier jour d'apprentissage et un test visible comportant 3 essais d'une minute le même jour .
Impact sur les animaux
Les souris utilisées dans ce projet ont un phénotype dommageable avec un déficit cognitif, des défauts d’apprentissage et de mémorisation qui s’aggravent avec l’âge. Les molécules utilisées dans ce projet ont déja été administrées à des souris sauvages ou transgéniques pendant 4 mois à une concentration de 1mg/kg sans effet indésirable visible sur l'état physiologique des souris conservant un poids stable, une consommation d'eau et de nourriture stable et un comportement normal dans la cage. Au cours du test de la piscine de Morris, les souris sont contraintes à nager dans l’eau qui est un environnement stressant pour les souris mais la durée de chaque passage dans la piscine ne dure qu'une minute, 4 fois par jour pendant 5 jours durant la phase d'apprentissage et une minute pendant la phase de test. Les mesures d'activité dans les cages métaboliques consistent à isoler les souris dans des cages individuelles 2 jours et 2 nuits consécutifs pour comptabiliser les mouvements de chaque souris. Ce test peut éventuellement générer un léger état d’anxiété lié à l’isolement social mais nous estimons que la durée n'est pas suffisament longue pour avoir une quelconque conséquence pour le bien être des animaux. De plus cet isolement est compensé par la présence d'une roue dans la cage considérée comme un enrichissement de l'environnement. Pour les analyses histologiques, certaines souris seront profondément anesthésiés et pour éviter toute douleur à l'animal, avant toute intervention, la profondeur de l'anesthésie sera vérifiée au préalable par l'absence de réaction de l'animal au pincement de la membrane inter-digitale.
Devenir
A l'issue de chaque procédure, tous les animaux seront mises à mort afin de récupérer leur cerveau et effectuer les analyses biochimiques et histologiques nécéssaire au projet scientifique.
Remplacement
Les expériences de comportement de souris telles que la piscine de Morris ou les mesures d'activités ne peuvent malheureusement pas être remplacées par des expériences in vitro. Cependant toutes nos expériences biochimiques, immunohistologiques et nos analyses des mécanismes moléculaires sont étudiées en parallèle sur des modèles cellulaires exprimant les mêmes mutations ou le fragment C99.
Réduction
Nous utiliserons des tailles d’échantillons garantissant une puissance statistique suffisante tout en minimisant le nombre d'animaux utilisés dans le respect éthique de la règle des 3R (remplacement, réduction et raffinement). Le nombre de souris pour chaque procédure est ainsi déterminé par une méthode statistique adaptée. Les tests de comportement que nous utilisons ont déjà été testés sur nos modèles de souris et nous avons déjà établi un protocole bien déterminé ce qui évitera de réaliser des expériences préliminaires de mise au point. Notre étude comportementale requière des groupes de 30 à 33 animaux minimum. Cependant, pour réduire le nombre d’animaux, quand cela est possible, les mêmes groupes de souris seront utilisés pour plusieurs test comportementaux et pour les analyses biochimiques et immunohistochimiques.
Raffinement
Nos modèles de souris sont utilisés en routine dans notre laboratoire et sont désormais très bien caractérisés et ont déjà fait l'objet de projet expérimentaux en 2014 et 2017. Ainsi pour chaque modèle, nous connaissons très bien la cinétique d'apparition et d'évolution de la pathologie pour déterminer les âges adéquats et pouvoir traiter nos souris en préventif (4 mois) ou en curatif (12mois). Pour évaluer au mieux le phénotype de type apathique des souris, nous utilisons des cages métaboliques munies d'une roue ce qui nous permet de mesurer leur activité dans la roue et ainsi d'évaluer au mieux le phénotype apathique. Pour atténuer au maximum le stress causé par le test de memoire pour lequel les souris sont contraintes de nager dans l'eau, une phase d’habituation sera réalisée avant le début du test. La température de l'eau utilisée permet un bon équilibre entre motivation et bien-être de l'animal et dès la sortie de l'eau, les souris seront séchées sur un papier absorbant et la cage placée sur un tapis chauffant. Pour limiter le stress, les souris sont hébergées dans des cages comportant une maisonnette ainsi que de la ouate favorisant la nidification. Pour définir le plus objectivement possible le bien être des souris et assurer au mieux leur survaillance tout au long de chaque procédure, nous utiliserons une grille de scores et nous nous référons aux points limites établis préalablement.
Choix des espèces
Pour déterminer in vivo si ces molécules sont bénéfiques dans le traitement contre la maladie d'Alzheimer au niveau comportemental, et pour étudier in vivo les mécanismes moléculaires impliqués dans l'effet bénéfique des molécules, nous sommes contraints d'utiliser des modèles de souris mimant la maladie et présentant des déficits cognitifs. Les données scientifiques générés dans ce projet seront cruciales pour une application thérapeutique future à un stade précoce de la maladie étant donné que le C99 intervient de manière beaucoup plus précoce que l'Ab dans la pathologie. En tenant compte de nos résulats antérieurs, nous avons choisi de tester l'effet des molécules à 2 âges : un âge précoce (2mois) pour voir si les molécules sont capables de retarder le comportement de type apathique; et un âge plus tardif (12mois) pour voir si les molécules sont capables de restaurer les déficits cognitifs et le retard d'apprentissage spatial présent à cet âge.
Etude d’innocuité et d’efficacité de molécules destinées au traitement des accidents vasculaires cérébraux dans un modèle d’ischémie thromboembolique chez la souris.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Du chlorure de fer à 20 % appliqué sur l'artère cérébrale moyenne provoque un accident vasculaire cérébral chez 924 souris, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit un cathéter dans la veine caudale, passe cinq séances d'IRM sous anesthésie entre le jour de l'occlusion et le quatorzième jour, et termine par une ouverture du thorax et de l'abdomen suivie d'une ponction cardiaque. Les molécules testées viennent de partenaires industriels qui financent le projet et attendent, en cas de résultats favorables, un passage en essais cliniques puis une mise sur le marché. Le porteur annonce une batterie de trois tests comportementaux qu'il qualifie d'indolores, répétés à sept dates, sans préciser lesquels.
Objectifs
L’accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique est une pathologie neurologique causée par la formation d’un caillot (thrombus) entraînant l’occlusion partielle ou totale d’une artère cérébrale. Actuellement, la prise en charge des patients en phase aigüe de la pathologie repose sur l’administration de l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA), capable de dissoudre les thrombi, associée ou non à la thrombectomie chirurgicale. Cependant, en raison des effets secondaires du tPA ainsi que de la difficulté relative de la procédure de thrombectomie, seule une faible proportion des patients (
Bénéfices attendus
Actuellement, la prise en charge des patients en phase aigüe de la pathologie repose sur l’administration de l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA), capable de dissoudre les thrombi riches en fibrine, associée ou non à la thrombectomie chirurgicale. Cependant, en raison des effets secondaires du tPA et de la difficulté relative de la procédure de thrombectomie, seule une faible proportion des patients (
Procédures
Les 924 animaux de cette demande d’autorisation de projet seront soumis à une chirurgie au niveau de la tête pour appliquer une solution de chlorure de fer à 20% au niveau de l’artère cérébrale moyenne (ACM) pour aboutir à l’occlusion de l’ACM. Cet acte chirurgical, se déroulant à J0, durera 15 à 20 minutes et l’animal restera endormi environ 1 heure. La pose d’un cathéter dans la veine caudale sera nécessaire pour tous les animaux afin d’administrer un ou plusieurs traitements en intraveineux ainsi que les agents de contraste nécessaires à la réalisation de séquences IRM s’intéressant à la neuroinflammation et l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique. La pose de cathéter prendra environ 5 minutes. À J0, J1, J2, J5 et J14, les animaux seront soumis à l'IRM-7T sous anesthésie générale, pour une durée variant de 15 à 45 minutes en fonction des séquences réalisées. Une randomisation sera effectuée pour répartir les animaux en plusieurs sous-groupes expérimentaux, de manière à ce que chaque animal ne participe pas à l'ensemble des jours d'acquisition. Les animaux passeront également une batterie de test comportementaux indolores visant à tester les déficits et la récupération sensorimotrice au cours du temps, jusque 7 jours avant l’induction de l’AVC pour déterminer l’activité basale, puis à J1, J2, J3, J5, J7, J14 et J21. Chaque animal passera moins de 10 minutes pour chacun des trois tests. Une randomisation sera effectuée pour répartir les animaux en plusieurs sous-groupes expérimentaux, de manière à ce que chaque animal ne participe pas à l'ensemble des jours d'acquisition. Enfin, à la fin du projet, les animaux seront soumis à une laparo-thoracotomie pour accéder au cœur et faciliter le prélèvement sanguin par ponction cardiaque. Viendra ensuite soit une perfusion transcardiaque permettant la fixation du cerveau avant son prélèvement soit un prélèvement du cerveau frais. La durée de cette intervention sera comprise entre 10 et 15 minutes pour la perfusion puis 10 minutes pour les différents prélèvements.
Impact sur les animaux
Le modèle, par définition, reproduit les effets d’un AVC ischémique, à savoir des déficits sensorimoteurs induits par les lésions cérébrales au niveau du cortex somatosensoriel et prémoteur. Les déficits fonctionnels sont considérés comme léger à court et moyen terme dans ce modèle d’AVC, mais peuvent occasionnellement entraîner des pertes d’équilibres et une faiblesse musculaire des membres opposés à la lésion chez l’animal. A long-terme les déficits fonctionnels ne sont plus que légèrement perceptibles. Tout au long de l’étude l’animal peut aisément continuer à s’alimenter, s’abreuver et se fabriquer un nid avec les enrichissements mis à disposition dans la cage.
Devenir
A la fin du projet, tous les animaux seront donc mis à mort permettant le prélèvement du cerveau post fixation pour analyse.
Remplacement
Ce projet correspond aux étapes des tests d’innocuité et d’efficacité de thérapeutiques in vivo faisant suite aux nombreuses expérimentations et validations réalisées in vitro par les industriels financeurs. Actuellement il n’existe aucune méthode alternative à l’expérimentation animale nous permettant d’obtenir le même niveau d’information obtenue avec l’expérimentation animale. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons dans la littérature et au sein de notre laboratoire font de la souris le modèle préférentiel pour mener à bien ce projet. En effet, mus musculus est l’une des espèces animales la plus étudiée dans le domaine de l’AVC ischémique, permettant une analyse comparative et critique des résultats obtenus.
Réduction
Les données extraites de la littérature scientifique préclinique, combinées surtout à une étude de détermination de la puissance statistique régulièrement mise à jour avec nos données permettent de définir un nombre minimal d’animaux de 18 par groupes dans nos conditions protocolaires. Cette approche nous offre la capacité de visualiser des différences réelles de manière statistiquement significative entre les groupes étudiés. Afin d’anticiper les exclusions d’animaux dues à des erreurs techniques ou à de la mortalité, l’augmentation de l’effectif de 22 par groupes expérimentaux est obligatoire pour atteindre un effectif final satisfaisant de 18 animaux par groupe. Maintenir cette marge de sécurité contribue à assurer la validité scientifique de notre projet tout en respectant les normes éthiques et les principes de réduction du nombre d'animaux utilisés en recherche. Ainsi, en optimisant le nombre d'animaux utilisés, nous parvenons à concilier l'efficacité de notre projet avec sa valeur scientifique, conformément aux principes de réduction du nombre d'animaux utilisés en recherche.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des cages standards répondant aux normes européennes actuelles (Directive 2010/63/UE) et isolés de tous bruits extérieurs. Les souris arriveront au laboratoire en groupes sociaux puis seront stabulés à un par cage le temps de l’expérimentation pour éviter les conflits entre les souris et faciliter la phase de récupération post-opératoire. Au sein de chaque cage, les animaux auront accès à divers types d’enrichissements : sizzle-dri kraft, coton et demi-sphère de cellulose ainsi qu’accès illimité à la nourriture et à l’eau. Leur bien-être sera suivi bi-quotidiennement par du personnel qualifié 5j/7 et quotidiennement pendant les week-ends et jours fériés. Les animaux seront pesés 2 fois par semaine au minimum. Pendant l’opération chirurgicale d’AVC ischémique, l’animal sera profondément anesthésié avec de l’isoflurane dans un mélange d’air sous couverture analgésique 15 minutes avant la première incision cutanée. Sur le cadre stéréotaxique, pour limiter les douleurs liées aux barres d’oreilles, une anesthésie locale sera également appliquée. De plus, chaque site d’incision sera précédé d’une tonte du pelage et d’une désinfection. La température corporelle de l’animal sera maintenue à 37.5 ± 0.5°C grâce à un système de couverture chauffante rétrocontrôlée et à une couverture isothermique placée sur le dos de la souris. Le choix de la technique de sutures se portera sur la méthode des points séparés, offrant une plus grande résistance que le surjet par exemple, et limitant le risque pour l’animal de rompre ses points et donc de déhiscence de la plaie. Lors de la phase de réveil, l’anesthésie sera coupée, et le débit d’oxygène sera élevé à 1 L/minute pour permettre une meilleure récupération post-opératoire de la souris au sein de sa cage individuelle. Même si la surveillance des animaux s’effectuera en continue, elle sera accrue pendant les premières heures de réveil. En cas de constatation post-opératoire de dépassement des points limites de souffrance ou de stress fixés en amont de l’étude, l’animal sera mis à mort par dislocation cervicale. Pour cela, une surveillance stricte des souris sera réalisée pendant les jours suivant l’opération chirurgicale.
Choix des espèces
La souris (Mus musculus) occupe une place prépondérante dans la recherche sur les maladies neurodégénératives, particulièrement dans le développement de stratégies thérapeutiques. Cette prééminence découle de divers facteurs comme les homologies vasculaires et génétiques entre l’Homme et la souris, la facilité de manipulation génétique, le coût relativement bas, et la logistique aisée associée à l'élevage et la stabulation de ces rongeurs. Ces caractéristiques (entre autres) font de la souris un modèle animal privilégié pour la recherche préclinique. Dans le contexte spécifique de l'AVC ischémique, l'utilisation de la souris devient incontournable car elle offre la possibilité d'une analyse comparative et critique des résultats avec ceux obtenus dans notre laboratoire et ailleurs, renforçant ainsi la fiabilité des conclusions et leur applicabilité potentielle chez l'Homme. Les animaux utilisés seront âgés d’environ 10 semaines le jour de l’induction de l’AVC pour un poids moyen de 35g. Nous effectuerons notre modèle sur des jeunes adultes afin de pouvoir comparer les données de cette étude avec celles déjà disponible dans notre laboratoire et dans la littérature scientifique du domaine.
Évaluation de l’effet antalgique d’une crème combinant deux principes actifs dans un modèle murin de neuropathie induite par le paclitaxel
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système nerveux
Une ligature du nerf sciatique sous anesthésie ou des injections répétées d'anticancéreux installent une neuropathie douloureuse chronique chez 648 souris, utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Sept fois par animal, un filament est appliqué sur la patte ou la patte est plongée dans un bain à 10 °C, pour mesurer la douleur avant et après l'application d'une crème antalgique. Le porteur décrit ces tests comme entraînant "une douleur de quelques secondes" et précise que l'animal reste libre de retirer sa patte, après avoir écrit que l'induction de la neuropathie constitue une "nuisance à part entière" mais "indispensable" à la conduite de l'étude. Toutes les souris sont tuées, le porteur indiquant que leur souffrance est irréversible.
Objectifs
Nous souhaitons réaliser, chez l’animal, une étude qui permettra de mettre en avant une action additive, potentiellement synergique (c’est-à-dire obtenir un effet supérieur à une simple addition), de deux principes actifs après une application locale sous forme de crème dans des douleurs neuropathiques périphériques. Des données de biologie moléculaire sont également nécessaires afin de localiser l’expression des protéines cibles dans le tissu périphérique.
Bénéfices attendus
Le produit attendu est un nouvel antalgique pour lutter contre les symptômes neuropathiques tels que les douleurs induites par certaines chimiothérapies pour lesquelles il n’existe aucun traitement efficace. Le marché visé est principalement celui des cancers du sein, des cancers colorectaux de stade III (avancé) et IV (métastatique) mais pourrait être ouvert à ceux des cancers ovariens et du tête-cou pour lesquels les mêmes protocoles chimiothérapiques sont prescrits. La forme crème (action topique) permettra de limiter les effets indésirables de ces deux molécules prises par voie orale.
Procédures
Les souris pourront subir, en fonction des procédures, les interventions suivantes : - Induction des modèles de neuropathies chimio-induite : Il s’agit ici d’injection en intrapéritonéal sur animal vigil (durée par animal : 3 secondes) réalisées 2 ou 3 fois par semaines pendant 1 ou 4 semaines, en fonction de l’anticancéreux. - Induction du modèle de neuropathie par ligature du nerf sciatique (modèle SNI ou Spared Nerve Ligation) : une chirurgie sera réalisée chez la souris anesthésiée (durée par animal : 15 min). - Tests comportementaux : ils consistent, soit à appliquer des filaments sur la patte, soit à immerger la patte dans l’eau froide à 10°C. Durée par animal : 5 à 30 secondes). Fréquence : 7 fois par animal : une fois avant l’induction du modèle, puis au jour 7 ou 14 après l’induction du modèle (en fonction du modèle), et enfin 20, 40, 60, 90 et 120 minutes après l’application de la crème. - Application de la crème : elle sera réalisée pendant 5 minutes (fréquence : une fois) sur la patte de l’animal anesthésié sous isoflurane 2,5%.
Impact sur les animaux
L’induction de neuropathie chronique périphérique chez la souris sera une nuisance à part entière, mais indispensable à la conduite de l’étude. Elle sera associée à des désordres douloureux qui seront évalués dans le cadre du projet. Elle sera aussi responsable d’une diminution du gain de poids des animaux. Le poids des animaux sera suivi régulièrement. Des tests comportementaux pour évaluer la douleur seront réalisés sur souris vigiles. Il s’agira du test du von Frey ou du test d’immersion de la patte. Le test du von Frey consiste à appliquer un filament au niveau de la patte de l’animal et le test d’immersion à immerger la patte de l’animal dans un bain thermostaté. Cela va donc entrainer une douleur de quelques secondes chez l’animal. L’animal est libre de retirer sa patte.
Devenir
L'ensemble des animaux sera mis à mort puisque la souffrance de l’animal est irréversible.
Remplacement
S'agissant d'étude sur la douleur, l'animal vivant est nécessaire pour explorer et évaluer les troubles nociceptifs par le biais de tests comportementaux. Ce type d'étude sur modèle animal de douleurs neuropathiques périphériques n'est pour le moment pas encore remplaçable par des modèles in vitro. Il n’y a pas actuellement de système in silico disponible pour l’étude de la douleur qui est un modèle intégré. Ce type d'étude sur modèle animal de douleurs neuropathiques chimio induites est donc pour le moment nécessaire avant le passage en phase clinique chez l’Homme.
Réduction
Une forte expertise du laboratoire s’étendant sur plusieurs années d’expériences concernant les tests comportementaux et modèles animaux permet d’affiner le nombre d’animaux. De plus, le nombre d’animaux de ce projet a été défini de façon à utiliser le minimum d’animaux tout en obtenant des données statistiquement suffisantes. L’ensemble des résultats, y compris négatifs, feront l’objet d’une publication afin d’éviter la reproduction d’expériences. Enfin, si les résultats de chaque procédure sont négatifs (pas d’effet antalgique de chaque composés) alors l’étude s’arrête et les procédures suivantes ne seront pas réalisées.
Raffinement
Des méthodes de raffinement sont utilisées afin d'augmenter au maximum le bien-être des animaux inclus dans ce projet. Pour cela, les conditions d'hébergement seront optimales (température, hygrométrie, luminosité). Le nombre d’animaux est adapté à la taille de la cage et en adéquation avec la règlementation . De plus, le milieu est enrichi par du matériel de nidification (coton), un abri (dôme carton) et des matériaux à ronger (bois tendre). L’hébergement en groupe est maintenu pour le bien-être animal. Une surveillance des conflits sera réalisée. Une observation quotidienne des animaux sera réalisée par le personnel de l’animalerie qui est sensibilisé aux différents modèles. Les expérimentateurs sont tous titulaires du niveau « concepteur et réalisateur de projet » ainsi que de la formation de chirurgie sur rongeurs. Après leur arrivée à l’animalerie, une période de repos d’une semaine est observée afin d’acclimater les animaux à leur nouvel environnement. Pour limiter l’anxiété des animaux, ils sont habitués à la contention dès leur arrivée à l’animalerie et à l’appareillage des tests comportementaux pendant 3 jours avant le test. De plus, le personnel de l’animalerie et les expérimentateurs utilisent dès que possible la technique du cupping pour limiter l’anxiété des souris lors du transfert des animaux. Afin de limiter la souffrance liée au tatouage des animaux, ils sont identifiés par un marquage sur la queue réalisé une fois par semaine. Des points limites ont été définis pour cette étude et seront mis en place. Ils sont suffisamment prédictifs et précoces pour limiter la douleur à son minimum. Des points limites ont été définis pour cette étude et seront mis en place. Ils sont suffisamment prédictifs et précoces pour limiter la douleur à son minimum.
Choix des espèces
La souris est habituellement utilisée pour ces travaux portant sur les douleurs neuropathiques périphériques. D’autres travaux antérieurs de l’équipe sur cette thématique ont eu recours à la même espèce et souche, ce qui permet de bénéficier d’une expertise et de données antérieures ainsi que du modèle de neuropathie chimio-induite (choix des doses et du temps de traitement). Enfin, la souris possède une activité et un comportement spontané tout à fait adapté à l’étude de la douleur au travers de tests comportementaux permettant de confirmer l’induction de la neuropathie. Les animaux auront 8 semaines à la réception à l'animalerie, et ils auront 1 semaine d'acclimatation, pour avoir un âge d’environ 9 semaines au début des expérimentations. L’âge de 9 semaines est communément choisi pour ce type de projet. Il s'agit du stage "adulte" de la souris pour mimer au mieux une douleur neuropathique aussi au stade adulte chez l'homme et pour éviter tout phénomène biologique aux âges extrêmes de l'animal.
Etablissement d’une corrélation entre le génotype, la morphologie synaptique, la structure cérébrale et les déficits cognitifs de deux modèles murins porteurs de mutations associées chez l’Homme à de la déficience intellectuelle.
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Privées d'eau en dehors de dix minutes par jour du lundi au vendredi pour être "motivées" aux tests d'apprentissage, 135 souris mâles passent trois épreuves comportementales pendant quatre mois. 244 souris sont utilisées au total, 180 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et 64 opérées sous anesthésie puis tuées avant tout réveil. Le porteur écrit qu'il y a "très peu d'effets indésirables attendus" et que les tests se font "sans aucune douleur ni peur induite", tout en précisant que la biopsie de queue et le tatouage des pattes sont pratiqués à sept jours sans sédation, au motif que "la nociception n'est pas encore opérationnelle" à cet âge. 100 souris sont déclarées réutilisées, les femelles gardées pour la reproduction restant en vie, les autres étant tuées, les mâles après les tests, l'apprentissage ayant selon lui "probablement modifié de nombreux paramètres cérébraux".
Objectifs
La déficience intellectuelle affecte entre 2 et 3 % de la population et de nombreuses mutations ont été identifiées dans plus de 300 gènes chez les patients. Dans ce contexte, nous nous intéressons particulièrement à un gène situé sur le chromosome X pour lequel une trentaine de mutations différentes ont été rapportées chez l’Homme. Toutes ces mutations mènent toujours à de la déficience intellectuelle (DI) mais aussi à une grande variété de traits physiques ou neuropsychiatriques associés, souvent différents d’un patient à un autre. De nombreux patients présentent par exemple des défauts morphologiques du cerveau et du cervelet (plus gros ou plus petits que la moyenne) ou des structures mal formées. Afin de pouvoir proposer des stratégies thérapeutiques adaptées, il est nécessaire de comprendre cette diversité de signes cliniques. Nous souhaitons donc comparer deux modèles souris qui portent deux mutations différentes d’un même gène. L’une d’entre elle est responsable d’une déficience intellectuelle modérée à sévère sans autre trait clinique, alors que la seconde mutation est responsable d’une déficience sévère associée à des traits autistiques, de l’anxiété, de l’auto-agressivité et des anomalies morphologiques du cerveau. Nous analyserons les différences observées au niveau des capacités d’apprentissage et de mémoire de ces animaux ainsi que les différences morphologiques du cerveau observées par IRM et par microscopie électronique (structure très fine des neurones).
Bénéfices attendus
Dans le domaine de la déficience intellectuelle et des défauts neurologiques associés, les approches thérapeutiques sont assez rares. Il est cependant communément admis qu’une médecine personnalisée est nécessaire afin d’adapter l’approche thérapeutique à chaque cas individuel au vu de la diversité des tableaux cliniques observés. Ce projet nous permettra de faire une véritable étude comparative de deux modèles souris aussi bien au niveau des défauts d’apprentissage et de mémoire qu’au niveau de l’organisation structurelle du cerveau. Cette étude nous permettra d’établir une corrélation précise entre les défauts que nous observons in vitro, les défauts cellulaires ou tissulaires et les défauts d’apprentissage…. Nous pourrons donc mieux comprendre le rôle de notre protéine d’intérêt dans le fonctionnement « normal » du cerveau ainsi que les défauts provoqués par les mutations décrites chez les patients. Nous avons pour but de mieux définir quelques paramètres (capacités d’apprentissage, morphologie de certaines zones du cerveau) qui pourraient nous permettre d’évaluer facilement dans le futur l’efficacité thérapeutique de nouvelles approches, pharmacologiques par exemple.
Procédures
Tous les animaux subissent une biopsie de queue à l'âge de 7 jours afin de réaliser le génotypage. Ainsi les animaux mâles peuvent être répartis en mélangeant les deux génotypes au sein d'une même cage au moment du sevrage. Les animaux mâles seront manipulés pour réaliser les tests d'apprentissage. Nous avons prévu de réaliser 3 tests comportementaux distincts, chacun étant effectué sur un lot de 45 souris (total de 135 souris) et pendant une durée maximale de 4 mois. Ces tests comportementaux nécessitent une restriction hydrique pour que les animaux soient motivés pour réaliser le test. Les souris ont cependant de l’eau à volonté pendant 10 minutes par jour à la fin des essais quotidiens et les biberons d’eau sont remis à disposition chaque vendredi et ré-enlevés le dimanche midi. Une partie des animaux sera anesthésiée à l'âge adulte en vue d'une chirurgie terminale qui a pour but le prélèvement post-mortem du cerveau et son étude anatomique.
Impact sur les animaux
Il y a très peu d’effets indésirables attendus chez les animaux. Les tests comportementaux sont réalisés sans aucune douleur ni peur induite. La seule nuisance légère est la restriction hydrique qui est nécessaire pour garantir un bon niveau de motivation des souris pour les tests cognitifs. Pendant cette période, les biberons sont mis à disposition pendant 10 minutes par jour du lundi au vendredi et pendant toute la journée les samedis et dimanches. En ce qui concerne les lots d’animaux qui seront utilisés pour l’analyse morphologique du cerveau, la chirurgie terminale est réalisée après administration d’analgésique et d’anesthésique. En accord avec notre vétérinaire référent, le prélèvement de queue pour réaliser le génotypage ainsi que l'identification par tatouage des pattes sont réalisés de façon précoce (à 7 jours) sans sédation car le système neurologique se met à peine en place et la nociception n’est pas encore opérationnelle. »
Devenir
A l'issue de la procédure de génotypage, les femelles pouvant servir à la reproduction sont maintenues en vie et celles qui ne peuvent pas être utilisées seront mises à mort. Tous les mâles seront maintenus en vie pour réaliser les tests comportementaux à l’âge adulte ou pour faire partie de l’étude morphologique du cerveau. A l'issue des tests comportementaux, les animaux seront mis à mort car ils ne pourront pas être réutilisés dans une autre étude, les tests d'apprentissage ayant probablement modifié de nombreux paramètres cérébraux. Les analyses morphologiques fines du cerveau nécessitent la fixation des tissus et donc la mise à mort des animaux.
Remplacement
Nous ne pouvons pas analyser la microcéphalie, l’agénésie du corps calleux ou encore l’impact d’une mutation sur les capacités cognitives sans modèle animal ; Aucune expérience in vitro ne peut donner des informations équivalentes. En revanche, toutes les étapes de caractérisation des défauts biochimiques et cellulaires induits par ces mutations sont réalisées au préalable dans des études in vitro (activité enzymatique de la protéine, interactions protéiques avec les partenaires, morphologie et migration cellulaires). Nous conservons l’utilisation des modèles animaux uniquement pour les analyses plus intégrées de type comportement.
Réduction
Pour la procédure des tests comportementaux, sur la base des études publiées et de notre expérience, nous avons estimé à 10 le nombre minimum d’animaux nécessaires par génotype dans chaque groupe (deux génotypes mutés et un groupe de WT issus des deux lignées). Avec ces premiers résultats, nous effectuerons un test de puissance afin de savoir si nous devons augmenter le nombre de souris à 12 puis à 15. Pour l’analyse, nous utiliserons des tests statistiques non paramétriques adaptés aux petits échantillons (
Raffinement
Les animaux sont élevés dans un environnement contrôlé et enrichi. Ils sont visités quotidiennement par l’équipe de zootechnie. Les évaluations des fonctions cognitives ne nécessitent pas d’isolement des animaux, sauf au moment de la tache comportementale. Afin de s’assurer que la restriction hydrique nécessaire n’altère en rien leur santé et leur bien-être, chaque souris est pesée et évaluée chaque jour à l’aide d’une grille individuelle d’observation. Sur cette grille, différents items (apparence, hydratation, poids …) sont scorés. Les performances cognitives des souris pouvant être altérées par un mal-être, si le score total dépasse 5, l’animal est retiré des tests et sa restriction hydrique est terminée.
Choix des espèces
La souris possède un génome relativement identique à celui de l’homme, les mécanismes moléculaires et cellulaires sont similaires, ainsi que de très nombreux mécanismes cognitifs. Par ailleurs, cet animal permet des approches génétiques puissantes. Enfin, les spécificités de notre gène dont deux variants sur quatre n’existent que chez les mammifères nous obligent à choisir comme modèle animal une espèce mammifère. De plus, la transgenèse permettant de reproduire les mutations humaines n’existe actuellement que chez la souris. Nous utiliserons uniquement des souris adultes. Les tests cognitifs commencent lorsque les animaux ont 2,5 mois. Nous cherchons dans un premier temps à corréler les défauts cognitifs au génotype et aux altérations morphologiques du cerveau observées après les étapes de développement. Les animaux utilisés pour l'analyse morphologique du cerveau seront âgés également de 2 à 3 mois.
Dépletion des pericytes corticaux chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Tuées pour l'analyse post-mortem de leur cerveau, 320 souris vont être utilisées, la moitié dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, l'autre un niveau léger. Toutes reçoivent une injection intrapéritonéale par jour pendant quatre jours, et une partie subit une chirurgie terminale de quinze minutes sous anesthésie pour le prélèvement d'organes. Le porteur indique que ces injections peuvent provoquer un léger retard de croissance chez les jeunes et rendre les femelles stériles, effets qu'il rapporte sans en tirer de conséquence sur le protocole. Il affirme le recours à la souris "essentiel", sans expliquer comment le nombre de 320 animaux a été établi pour les quatre stades de développement étudiés.
Objectifs
La forme familiale primaire de calcification cérébrale (PFBC) consiste en une calcification progressive des vaisseaux sanguins cérébraux provoquant leur dégénérescence. Les anomalies génétiques responsables de cette maladie ont principalement été trouvées sur la voie Pdgfb. Les modèles murins génétiques ciblant la voie Pdgfb reproduisent partiellement le phénotype de la maladie. Dans ces modèles murins génétiques, la perte totale soit du Pdgfb, soit de son récepteur, entraine la mort des souris avant la naissance, alors que la maladie humaine apparait après plusieurs mois de vie. Une altération partielle de cette voie, par des mutations ciblées soit du Pdgfb ou de son récepteur reproduisent une partie des anomalies de la maladie humaine. Cependant, ils présentent le désavantage de mélanger des mécanismes physiopathologiques différents (développementaux, inflammation, vieillissement), qui empêche une compréhension fine de cette maladie. Nous proposons ici de développer une nouvelle approche pharmacologique à différents stades de développement précis pour décortiquer les différentes composantes cellulaires impliquées à chaque stade. L’efficacité du traitement sera évaluée par le taux de perte des pericytes (une population cellulaire particulière présente sur les vaisseaux sanguins) sur le réseau capillaire cortical comme dans les autres modèles murins déjà étudiés. Ce projet nécessitera un total de 320 souris.
Bénéfices attendus
Ce projet devrait permettre d'apporter un éclairage nouveau sur les mécanismes physiopathologiques impliqués dans la PFBC et dans le développement de l’unité gliovasculaire du cerveau. Ce projet apportera des éléments de connaissances essentiels sur de nombreuses pathologies cérébrales dans lesquelles ces régulations sont altérées pour in fine proposer de nouvelles pistes thérapeutiques.
Procédures
L’ensemble des animaux recevra 1 injection intrapéritonéale par jour pendant 4 jours, dont le volume et concentration dépend de l’âge étudié. Une partie des animaux sont soumis à une chirurgie terminale sans réveil pour le prélèvement d’organe, qui dure 15minutes.
Impact sur les animaux
En fonction de l’âge d’administration, et en se basant sur les données connues sur les modèles génétiques, les souris pourraient éventuellement souffrir d’un léger retard de croissance (injections aux stade jeunes) et une stérilité chez les femelles (injections chez les jeunes et les adultes)
Devenir
mise à mort pour des analyses post mortem des cerveaux
Remplacement
L’expérimentation animale sur un système murin est essentielle, car nous ne pouvons le remplacer par un système in vitro où il est impossible de recréer les multiples interactions cellulaires d’un système complexe tels que les interactions entre les astrocytes, les neurones et les vaisseaux sanguins. Il n’existe pas non plus d’autres modèles à l’heure actuelle permettant de répondre à nos questions biologiques.
Réduction
Une première procédure a pour objectif d’établir la dose optimale sans utiliser trop d’animaux. Pour chaque stade développemental étudié, elle sera effectuée sur seulement 6 animaux/dose/protocole (temoin ou molécule effective). Ce nombre permet de réduire le nombre d’animaux utilisés, tout en vérifiant que l’effet obtenu est suffisamment robuste. Cela nous permettra de conclure sur la dose optimale à utiliser pour la suite de l’étude. Pour la suite, le nombre d'animaux utilisés sera réduit autant que possible et correspond au minimum nécessaire pour obtenir des résultats scientifiques significatifs.
Raffinement
Pour vérifier la bonne tolérance des animaux à l’injection répétée du produit chimique, une procédure avec des points limites gradés a été mise en place adaptée à l’âge étudié. Elle est basée sur l'apparence physique (manque de toilettage, poil ébouriffé), la mobilité des animaux (prostration), l'absence de lésion ou saignement, la présence d'un nid dans la cage. Ces points limites intermédiaires permettent la mise en place de soins des animaux évitant l'euthanasie des animaux. Pour la la chirurgie terminale sous anesthésie générale et antalgique efficace évite toute sensation douloureuse chez l’animal. Le personnel est formé sur l’ensemble de la prise en charge des animaux (gestion optimale de l’élevage, injection intraperitonéale, gestion de l’anesthésie/analgésie, analyse des points limites).
Choix des espèces
La souris est un mammifère où les règles et les processus qui régissent le développement du système nerveux central et sa plasticité sont similaires à l'homme 4 stades de développement seront étudiés entre 5 et 60 jours après la naissance. Ces stades ont été choisis sur la base d’études préalables (en particulier dans notre laboratoire) qui montrent qu’il existe dès la naissance une altération du réseau vasculaire cérébral en absence de pericytes, mais que les mécanismes mis en jeux dans leur élimination/ remplacements pourraient être différents une fois passée la période développementale postnatale.
Changement de métabolisme et de vascularisation cérébral induit par différentes profondeurs d’anesthésie générale chez le rat
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Comparer les effets de plusieurs agents anesthésiques sur le cerveau, faute d'étude disponible chez les patients cérébrolésés : 42 rats sont opérés sous anesthésie générale et tués avant tout réveil, au cours d'une procédure unique de quatre heures. La préparation chirurgicale ouvre un accès au cortex cérébral et pose un cathéter artériel, pendant que la profondeur de l'anesthésie est modifiée et que le débit sanguin et le métabolisme du cerveau sont enregistrés. Le porteur écrit qu'"il n'y aura donc pas de nuisance pour les animaux", la seule gêne retenue étant le transport de dix minutes vers la salle d'expérimentation et l'induction de l'anesthésie. Il assigne un second usage au projet : permettre à des étudiants d'appréhender les étapes d'une démarche de recherche et de gagner en autonomie.
Objectifs
Différents agents sédatifs sont disponibles pour conduire une anesthésie générale : les halogénés ou deux types d’agents intraveineux. Chez les patients cérébrolésés nécessitant une sédation profonde pour réduire le métabolisme et le volume sanguin cérébral, il n’existe pas de recommandation ni d’étude comparant l’effet sur le volume sanguin cérébral et le métabolisme cérébral des différents agents anesthésiques lors de sédation profonde. L’objectif de ce projet est de comparer les changements de métabolisme et du débit sanguin cérébral en fonction des agents anesthésiques.
Bénéfices attendus
Une meilleure compréhension des effets des agents anesthésiques lors de sédations profondes permettra d’avoir des arguments pour choisir un agent par rapport à un autre en réanimation ou au bloc opératoire, et pourra servir de base à des travaux de recherche clinique. D’un point de vue pédagogique, ce projet permettra aux étudiants d’appréhender les étapes d’une démarche de recherche et leur permettra de gagner progressivement en autonomie au cours de leur cursus futur.
Procédures
Les animaux seront soumis à une seule procédure expérimentale sous anesthésie générale sans réveil. Au cours de cette procédure d’une durée totale de 4h, une préparation chirurgicale permettra de surveiller la pression artérielle invasive et d’avoir accès au cortex cérébral.
Impact sur les animaux
Les deux procédures indépendantes de ce projet seront réalisées sous anesthésie générale sans réveil. Les animaux seront transférés depuis la cage de stabulation dans une cage similaire. Ils y seront isolés et transportés vers la pièce d’expérimentation jusqu’au début de la première étape de la procédure expérimentale (durée du transfert avant le début de l’anesthésie : 10min): nuisance légère. L’étape de préparation chirurgicale sera réalisée sous anesthésie générale, de même que l’étape d’enregistrement au cours des changements d’anesthésie, avant euthanasie sans réveil. il n’y aura donc pas de nuisance pour les animaux: nuisance légère lors de l'induction de l'anesthésie.
Devenir
En fin de procédure, les animaux seront euthanasiés par une injection intraveineux.
Remplacement
L’analyse des changements d’activité des structures corticales et sous-corticales ainsi que des modifications physiologiques qui en découlent (changement de fréquence cardiaque, pression artérielle ou fréquence respiratoire), nécessite d’étudier un organisme vivant dans son ensemble. Les connaissances actuelles et la controverse qui existent autour des conséquences des différentes modalités de sédations ne permettent pas d’utiliser des modèles non-animaux.
Réduction
Notre plan d’expérience est prévu avec deux procédures: 1)Procédure pédagogique : Un nombre de 6 animaux est prévu pour la procédure préliminaire à visée pédagogique et préliminaire (2 animaux par ans sur 3 ans). 2) Procédure principale : Un nombre d’animaux minimal de 10 animaux par groupe (Un groupe glucose, un groupe oxygène, un groupe lactate; soit 3*10=30 animaux) permettant d’effectuer des analyses statistiques descriptives (moyenne ou médiane et distribution) fiables. Notre expérience sur les enregistrements électrophysiologiques chez l’animal anesthésié nous montre que certains capteurs peuvent s’endommager au cours de la procédure ne permettant pas une analyse des données. De même la préparation chirurgicale peut dans de rares cas conduire à des lésions corticales ou des vaisseaux fémoraux ne permettant pas de réaliser des mesures fiables. Afin de conserver un nombre de 10 animaux par groupe, une majoration de 20% soit 2 animaux est prévue en cas de problème expérimental rencontré au cours du projet. Ces 2 animaux ne seront pas utilisés en l’absence de problème expérimental. Soit un total maximal de 36+6=42 animaux. Les expérimentations seront réalisées sans réveil. La réutilisation de ces animaux dans d'autres protocoles ne sera donc pas possible puisqu’ils seront euthanasiés en fin de procédure. Si des animaux adultes déjà utilisés par d'autres protocoles comportementaux, ou la reproduction, sans altération de leurs physiologies sont mis à disposition par les utilisateurs de l'animalerie, ils pourront être utilisés dans ce protocole.
Raffinement
Tout au long de leur période de stabulation, les rats seront hébergés en groupes de 3 à 5 animaux dans des cages présentant des éléments d’enrichissement (e.g., nesting cup, tunnel, brique Carfil) avec boisson et alimentation ad libitum ce qui minimisera l’angoisse de ces animaux. Concernant la douleur, une injection sous-cutanée de buprénorphine sera pratiquée avant tout acte chirurgical pour obtenir un effet analgésique et une injection sous-cutanée d’anesthésique local (lidocaïne pour une action rapide + ropivacaïne pour une action prolongée sur l’ensemble de la procédure) sera réalisée au niveau du scalp et en regard des vaisseaux fémoraux pour obtenir un effet analgésique supplémentaire. La profondeur de l’anesthésie sera ajustée au cours de la procédure en fonction de l’étape (sédation dite légère qui correspondent à une sédation habituelle pour ce type d’intervention ou sédation profonde) et d’une grille décrivant les réactions de l’animal au pincement de la patte ou de la queue. En cas de survenue de points limite pendant la procédure, les animaux seront euthanasiés.
Choix des espèces
Nous avons choisi le rat, car c’est l’espèce la plus utilisée dans l’étude du métabolisme et de la vascularisation cérébrale. De plus, nous avons pu étudier préalablement les changements de concentrations cérébrales de glucose et de lactate engendrés par une dépolarisation corticale envahissante après un traumatisme crânien grave chez le rat sous anesthésie général et avons l'expérience de l'utilisation de nos techniques de monitorage dans cette espèce animale. Le choix de ce modèle nous permettra de comparer nos résultats à ceux obtenus par d’autres équipes. Nous utiliserons des rats adultes de 12 à 14 semaines. Il s’agit d’une étude chez l’animal ayant atteint un stade mature d’un point de vue cérébral et non d’une étude concernant le développement ou le vieillissement.
Rôle du thalamus dans la transmission nociceptive
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
192 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués par exsanguination pour le prélèvement de leur cerveau. Ils subissent une chirurgie cérébrale de deux heures avec injection virale, quatre jours d'hébergement individuel, puis, trois semaines plus tard, des séances où on leur applique des stimuli douloureux pour mesurer leur réaction. Le RNT annonce des tests comportementaux et "différents stimuli douloureux" sans jamais préciser lesquels, alors que toute la mesure repose sur eux. Le porteur affirme le recours à l'animal "indispensable", aucun modèle in vitro ne reproduisant selon lui les conditions étudiées, et présente les résultats obtenus chez le rat comme "très facilement transposables à l'homme".
Objectifs
Notre projet vise à comprendre comment le cerveau traite la douleur. Plus précisément, nous étudions une partie du cerveau appelée thalamus médiodorsal (MD). Nous nous intéressons à la fonction de chaque subdivision du MD dans la transmission et le traitement des différentes composantes de la douleur (sensorielle et émotionnelle), ainsi qu'à la connectivité du MD avec la partie frontale du cerveau et son rôle dans la douleur. Nous voulons comprendre le rôle des connexions du MD avec les autres régions cérébrales impliquées dans la douleur. Pour cela, nous stimulerons ou inactiveros spécifiquement chacune des sous-régions du MD et nous observerons les effets sur le comportement nociceptif de l’animal. Notre objectif est de mieux comprendre les mécanismes de traitement de la douleur dans le cerveau, et de développer de nouvelles solutions pour la diminuer.
Bénéfices attendus
Les bénéfices de cette étude visent à améliorer le traitement de la douleur, en particulier de la douleur chronique. En effet, nous espérons améliorer notre compréhension des mécanismes par lesquels les trois subdivisions du thalamus médiodorsal (MD) contribuent à la transmission des composantes sensorielles et émotionnelles de la douleur. Ceci nous permettra de développer des traitements plus efficaces contre des symptômes spécifiques de la douleur chronique. La douleur chronique est bien plus qu'un simple inconfort temporaire, elle peut dégrader la qualité de vie de manière significative et entraîner des coûts économiques importants (arrêts de travail, consultations médicales, etc.). De plus, la sensibilisation à la douleur peut amplifier des symptômes psychiques tels que la dépression et l'anxiété, créant un cercle vicieux qui aggrave les conditions médicales des patients. Notre projet vise à décrire les mécanismes précis de ces interactions dans les zones du cerveau et les voies nerveuses qui régulent la transmission de la douleur. Ces mécanismes, qui sont partiellement communs aux douleurs et aux troubles psychiatriques associés, seront la cible des traitements que nous espérons développer. En résumé, notre étude vise à améliorer la compréhension et le traitement de la douleur chronique, en s'attaquant aux mécanismes qui la sous-tendent et à ses interactions avec les troubles psychiatriques.
Procédures
La chirurgie et l'injection virale seront effectuées simultanément chez les rats adultes en une seule intervention d'une durée approximative de deux heures. Après l'intervention, les rats seront hébergés individuellement pendant quatre jours pour favoriser leur récupération et limiter les risques de complications. Trois semaines après les chirurgies, les rats subiront des tests comportementaux pour évaluer leur sensibilité à la douleur. Ces tests permettront de déterminer l'effet de l'activation ou de l'inhibition du noyau d'intérêt sur la perception de la douleur. Chaque test comportemental comporte une phase d'habituation de 30 minutes suivie d'une phase de test de 5 minutes. Au cours de la phase d'habituation, les rats seront familiarisés avec l'environnement et la procédure du test. La phase de test permettra de mesurer la réaction des rats à différents stimuli douloureux.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables attendus sur les animaux comprennent : 1/ un risque de douleur durant la chirurgie et douleur aiguë lié à la récupération post-chirurgie implantatoire, ce risque est compensé par l’analgésie. 2/ un risque d'infection lié aux chirurgies et aux implants 3/ un risque de stress à court terme induit par notre paradigme expérimental 4/ un risque de perte de poids et d'hypothermie à cause de l'injection virale 5/ un risque de légère douleur lors des tests de nociception 6/Hébergement individuel pendant 4 jours pour la récupération post-opératoire
Devenir
Mise à mort de tous les animaux à l’aide d’une exsanguination afin de récupérer le cerveau pour les analyses hsitologiques.
Remplacement
Le rat est une espèce de choix pour étudier le système nerveux des vertébrés, ce qui fournit des informations très facilement transposables à l'homme. Pour vérifier et valider le concept du projet dans des approches plus intégrées, il est nécessaire d’utiliser des approches in vivo avec des animaux de façon à observer le cerveau en fonctionnement. Le recours au modèle animal est indispensable car ce projet demande une évaluation comportementale et aucun modèle in vitro (cellules ou tissus) ne peut reproduire les conditions des pathologies étudiées
Réduction
Dans cette étude, la réduction du nombre d’animaux est prise en compte tout en conservant une signification scientifique statistique (hétérogénéité inter-individuelle), le nombre de rats utilisées dans chacun des groupes expérimentaux ne dépassera pas ainsi 8 animaux par groupe. Nous avons adopté des mesures visant à réduire le nombre d'animaux en utilisant uniquement des rats mâles pour la réalisation de ce projet. La force de notre hypothèse, les expériences pilotes précédentes ainsi que la qualité de nos procédures basées sur des années d'expérience, nous permettront de réduire significativement le nombre d'animaux utilisés. Le nombre d'animaux a été calculé par l'estimation de la variance observée avec ce type de donnée permettant d'atteindre une signification statistique. Nous utiliserons des tests statistiques appariés (t-test apparié pour des données paramétriques ou le test de Wilcoxon pour des données non paramétriques).
Raffinement
Tous les protocoles sont optimisés pour soulager le stress et la douleur des animaux. La chirurgie sera réalisée sous anesthésie gazeuse comme indiqué lors des procédures et un anti-douleur sera administré avant et après chirurgie pour éviter les douleurs post-chirurgicales. Les animaux seront surveillés quotidiennement par l'expérimentateur avec une surveillance renforcée après la chirurgie jusqu’à la fin de l’expérimentation avec la mise en place d’une réhydratation, un réchauffement et des traitements vétérinaires si besoin. Nos animaux seront importés dans notre animalerie de haut statut sanitaire, hébergés en cages collectives sur racks ventilés, garnies de litières leur permettant de reproduire un comportement naturel de fouissage et d’un enrichissement constitué d'un nid végétal et de tubes de cartons, pour leur permettre de construire des nids, de jouer, ronger. Leur bien-être sera contrôlé par la cellule de bien-être de l’animalerie. Leur soin est confié à des personnels qualifiés et experts. Ils surveillent quotidiennement l’ensemble des animaux et de façon plus poussée et spécifique pendant les phases de récupération qui suit les procédures invasives (chirurgie). Des points limites sont définis pour éviter la souffrance des animaux. Dans toutes les procédures où cela sera possible, un antalgique sera donné. Pour les autres procédures, les animaux feront l’objet d’une surveillance quotidienne renforcée, et les points limites définis permettront de maîtriser cette douleur.
Choix des espèces
Le rat est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des vertébrés. L'organisation du système nerveux central de cette espèce est assez similaire à celle de l'homme, ce qui permet d'extrapoler les résultats obtenus dans cette espèce à l'espèce humaine pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires au niveau comportemental. Les propriétés du système nerveux central du rat présentent de nombreuses similitudes avec d'autres mammifères, dont l'homme. Ainsi, les enseignements tirés de l'étude des tissus du rat sont largement transférables à l'homme. Les sous-noyaux du MD sont de très petite taille et nécessitent une grande précision pour y accéder. Cela rend les manipulations impossibles chez les espèces plus petites que le rat. Les injections de virus seront effectuées sur des animaux âgés de deux mois. Le reste des procédures expérimentales sera réalisé sur des animaux âgés de plus de 3 mois, ce qui correspond à l’âge adulte chez cette espèce lorsque l'animal est en pleine capacité d'apprentissage. Leur poids et leur taille sont stabilisés, et la taille du cerveau est homogène garantissant ainsi une bonne reproductibilité des sites d'injection et/ou d'implantation.
Etude d’un modèle murin d’une mutation de PAK1 : myélinisation, physiologie et comportement.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Après une chirurgie crânienne de quarante-cinq minutes, une partie des souris est hébergée seule, un isolement dont le porteur reconnaît qu'il génère du stress chez une espèce grégaire. 2 294 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dont 480 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 1 814 un niveau modéré. Toutes subissent un prélèvement de queue à sept jours, certaines une prise de sang à l'âge adulte, d'autres des tests comportementaux que le RNT ne nomme pas, seulement décrits comme allant "du moins au plus stressant". Une des lignées a une espérance de vie raccourcie et la mutation étudiée pourrait faire apparaître des tumeurs, atteintes que le porteur met en regard de la forte homologie du gène avec celui de l'humain et de traits autistiques déjà caractérisés chez la souris.
Objectifs
Dans le système nerveux central (cerveau et moelle épinière), les neurones communiquent sous forme d’influx électrique, appelé influx nerveux, transporté le long de leurs axones. Afin d’assurer le bon transport de l’information électrique, la formation de gaines isolantes autour de l’axone est essentielle. Ces gaines sont nommées ‘gaines de myéline’. Elles sont formées par des cellules appelées les ‘oligodendrocytes’ et permettent donc de moduler la vitesse de conduction de l’influx nerveux afin que les messages transmis dans le cerveau se déplacent de façon coordonnée. Il a été démontré que les défauts de substance blanche du système nerveux central (substance riche en gaines de myéline) sont observés de façon systématique chez des patients atteint du spectre de l’autisme. Ces défauts pourraient être directement liés au défaut de myélinisation (processus de formation de gaine de myéline) engendré par la présence d’une mutation de la protéine kinase que nous appellerons ‘protéine A’ qui a été observée chez certains patients. L’objectif de ce projet est l’étude des effets d’une mutation de la protéine A retrouvée chez des patients atteints du spectre de l’autisme. En effet, une telle mutation rendrait son activité kinase constitutivement active. Une souris porteuse de cette mutation telle qu’elle est retrouvée chez les patients, et porteuse d’un marqueur fluorescent pour visualiser les cellules myélinisantes permettra l’étude (1) des défauts structurels de myélinisation, (2) des autres défauts du cerveau liés à cette mutation (études des neurones et de leur fonction), (3) de la présence ou non de traits autistiques chez la souris (étude du comportement moteur, social et cognitif). L’étude de ce modèle murin nous permettra donc de contribuer à la compréhension de la physiopathologie de l’autisme et de mettre en avant de potentielles futures voies thérapeutiques.
Bénéfices attendus
A terme, l’étude approfondie de la souris porteuse d’une mutation de la protéine A, telle qu’elle est retrouvée chez les patients, permettra d’apporter de nouveaux éléments à la compréhension de comment le développement des gaines de myéline mène à un comportement autistique. Les résultats de ce projet permettront peut-être d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques permettant de stimuler la myélinisation.
Procédures
L’ensemble des animaux de cette étude auront un prélèvement unique à 7 jours post-natals afin d’identifier les animaux porteurs de la mutation génétique d’intérêt pour notre projet. Une fois adulte, à 60 jours, 20 de ces souris auront une prise de sang (prélèvement unique conforme aux recommandations, effectué sur animal vigile) afin d’analyser différents paramètres biochimiques d’intérêt chez les sujets autistes. Dans le but de caractériser ce modèle de souris et analyser si elle présente des caractères autistiques, un groupe de souris sera étudié dans des tests comportementaux non-invasifs, effectués du moins au plus stressant, et séparés à minima d’une semaine entre chaque. Les tests seront effectués le matin, avec une habituation de l’animal à la salle d’expérimentation pendant à minima une heure. La durée maximale par test n’excédera pas 1h30 (temps d’habituation à la salle et test compris). Enfin, afin d’analyser les effets de la mutation sur la fonctionnalité du cerveau des souris, une partie d’entre elles seront opérées sous anesthésie locale et générale, et analgésie avant et après l’opération (une seule chirurgie par animal, durée maximal 45 minutes). Les animaux seront observés quotidiennement en post-opératoire afin d’intervenir au plus vite s’ils présentent des signes de douleur. Les animaux devront être hébergés de façon isolée (si sevrées) après la chirurgie afin de ne pas abîmer le matériel implanté et permettre le bon enregistrement des données. L’hébergement individuel des souris sera réduit au temps minimal nécessaire (10 jours) et leur cage sera enrichie en maison en carton et en kraft afin de limiter le stress.
Impact sur les animaux
L’une des lignées murines présente une espérance de vie raccourcie ainsi qu’un développement accru du cerveau. De plus, la mutation que nous étudions pourrait induire le développement de tumeur au sein de l’organisme. Les prélèvements de sang et d’un fragment de queue pourraient générer un stress et une légère et brève douleur, mais aussi un risque de saignement. Des nuisances liées à l’acte chirurgical pourraient survenir : risques liés à l’anesthésie (hypothermie, risque cardio-respiratoire), saignements et infections, qui seront maitrisés par les bonnes pratiques. Un stress pourra être induit suite à la manipulation des animaux et aux tests comportementaux auxquels ils seront sujets. S’agissant d’animaux grégaires, l’hébergement individuel des animaux générera un stress.
Devenir
A l’issue de ce projet, l’ensemble des animaux sera euthanasié : - soit pour prélever leur cerveau en post-mortem, afin de réaliser les analyses nécessaires pour répondre à notre question scientifique. - soit à l’issue des tests comportementaux ou après la chirurgie puisque nous aurons d’ores et déjà obtenu le maximum de renseignements possibles sur ces animaux - soit à la fin de la période de reproduction prévue.
Remplacement
Le neurone, cellule nerveuse, comporte une partie très allongées appelée axone. Autour d’elle s’organise une structure particulière nommée myéline. Cette myéline est une structure en trois dimensions : une extension des membranes dites oligodendrocytaires qui s’enroule autour d’un axone électriquement actif. Suivant le principe de remplacement, nous étudierons en détail cette structure sur les cellules à l’origine de ces membranes, appelées oligodendrocytes mis en culture (donc hors de l’animal). il est essentiel ensuite dans le cadre de cette étude, de passer par une étude chez l’animal de la mutation afin de pouvoir : (1) observer la formation de la myéline impactée par toutes les interactions cellulaires présentes dans le cerveau et surtout l'activité électrique des neurones, (2) d'étudier l'impact de la mutation sur le comportement de la souris.
Réduction
Afin d’appliquer le principe de réduction, nous fondons une grande partie de notre étude sur des expériences de cellules en culture. De plus, nous optimiserons l’utilisation de nos animaux. Le nombre d’animaux utilisés (2294) sera limité au strict nécessaire pour obtenir des données statistiquement exploitables (taille des effectifs nécessaire établi grâce à un calcul de puissance permettant une interprétation fiable des résultats, étude faite en collaboration avec les statisticiens). Toutes les expériences mentionnées seront réalisées sur des mâles et des femelles afin d'évaluer la présence éventuelle d'un sex-ratio. Toutes les quantifications se feront en aveugle, c’est-à-dire sans connaitre au préalable le génotype de la souris analysée pour limiter le biais lié à l’observateur, donc la variabilité et ainsi le nombre de souris nécessaire
Raffinement
L’animalerie est agréée, les conditions d’hébergement (température, hygrométrie, éclairage et espace) et les conditions d’enrichissement de l’environnement (maison et neslet, papier craft), d’alimentation et soins quand nécessaires seront contrôlés. Une période d’acclimatation d’une semaine sera effectuée avant toute procédure expérimentale pour les animaux arrivant de l’extérieur. Les animaux seront suivis régulièrement par notre équipe (deux fois par semaines) et quotidiennement par la zootechnie. Un vétérinaire est présent sur place afin de conseiller les expérimentateurs sur les soins appropriés à mettre en place, si besoin. Ils seront hébergés en portoirs ventilés et dans des conditions de température et d’hygrométrie maintenus dans les références recommandées. De plus, ils seront hébergés dans un environnement enrichi (animaux hébergés en groupe de cinq souris maximum, avec du coton pour se former un nid et un bâtonnet à ronger). Afin d’évaluer les impacts des mutations étudiées, nous tiendrons un registre de suivi du bien-être des animaux. Ainsi, les animaux génétiquement modifiés seront observés tous les deux à trois jours (deux fois par semaine) à l’aide d’une grille d’évaluation qui permet de suivre de près toute modification du comportement physique ou alimentaire présupposant une détresse de l’animal. Si une telle détresse est observée, l’avis du vétérinaire sera automatiquement demandé et les soins appropriés seront donnés à l’animal. Toute mise en place de traitement nécessitera l’isolement de l’animal. Ainsi tout animal isolé sera dans une cage enrichie avec du kraft, des bâtonnets de bois et une maison en carton. Si le vétérinaire le conseille, l’animal en détresse pourra être euthanasié afin de réduire ses souffrances.
Choix des espèces
La formation de myéline est propre au développement des animaux vertébrés. Ainsi son étude nécessite l’utilisation de modèles animaux vertébrés. De plus, puisque nous étudions une voie moléculaire en particulier, celle de la ‘protéine A’, l’établissement de la myélinisation avec une visée thérapeutique future, il est indispensable que le modèle que le modèle que nous choisissions ait une forte homologie de séquence génétique de cette protéine A avec l’Homme. Le modèle souris présente plusieurs avantages pour notre étude : c’est un vertébré dont les gènes codant la protéine A présentent une forte homologie de séquence avec ceux de l’Homme. De plus, de nombreux traits autistiques ont été bien caractérisés chez la souris, avec les tests comportementaux adaptés pour les étudier. Nous étudierons les animaux à différents âges depuis la naissance. Une étude à différents âges au cours du développement post-natal permettra de suivre l’évolution de la myélinisation En parallèle, nous étudierons aux mêmes âges comment est affecté le fonctionnement du cerveau en enregistrant les ondes produites (étude dite électrophysiologique). Enfin, nous étudierons le comportement des souris à différents âges post-nataux correspondant à la maturation de la myéline dans les zones testées. Ainsi par exemple, le comportement social sera évalué à un stade où la myélinisation des cortex gérant les interactions sociales est fortement active.
Etude d’une molécule pro-coagulante pour la prise en charge des hémorragies intracérébrales
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour tester une molécule pro-coagulante destinée à limiter les hémorragies cérébrales humaines, 36 porcs vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Une chirurgie d'une heure sous anesthésie générale leur provoque une hémorragie dans le cerveau, suivie d'IRM et de scanners à quatre, six et vingt-quatre heures, chaque examen exigeant une nouvelle anesthésie. Le porteur indique que les animaux se retrouveront désorientés, avec des déficits neurologiques moteurs et cognitifs. Il envisage de ne pas les réveiller après l'examen de six heures et conclut que, dans ce cas, "il n'y aurait pas de nuisance associée au réveil".
Objectifs
L’accident vasculaire cérébral (AVC) est une atteinte neurologique soudaine, secondaire à une lésion vasculaire. On peut distinguer 2 types d’AVC : l’AVC ischémique ou infarctus cérébral (85% des cas), et l’AVC hémorragique (15% des cas). Les hémorragies cérébrales (HC) représentent 10 à 30 % des AVC, soit environ 25 000 nouveaux cas par an. Les HC sont à l’origine d’une très lourde morbi-mortalité, avec une mortalité précoce de plus de 40% à 30 jours dont la moitié des décès surviennent dans les 48 premières heures. Seuls 20% des patients seront autonomes à 6 mois. Le mauvais pronostic des hémorragies cérébrales est directement lié à la croissance de l’hématome ainsi qu’aux complications survenant à la phase aiguë (hypertension intracrânienne, hydrocéphalie aiguë et crises convulsives). L’objectif thérapeutique principal est de contrôler la croissance de l’hématome et ses complications neurologiques. Une grande proportion de patients atteint d’HC sont bien souvent sous traitement anticoagulant ce qui à pour conséquence d’augmenter considérablement la probabilité et la gravité de l'HC. L'une des principales raisons de ces mauvais résultats est que les patients sont tout simplement traités trop tard avec des agents d'inversion. Les thérapies actuelles nécessitent une prise d’information multifactorielle (identification de l'anticoagulant, calcul de la dose, poids du patient…), processus chronophage qui réduit les chances du patient. Ainsi, le projet propose d’évaluer une nouvelle molécule de première ligne ayant un mode d’action universel ne nécessitant pas d’identifier l’anticoagulant et dont la mise en œuvre est simple et rapide ce qui permettrait une prise en charge plus rapide du patient. Il est donc prévu d’utiliser cette molécule dans un modèle d’AVC hémorragique chez le porc en vue de passer ce nouveau traitement au plus vite en phase clinique.
Bénéfices attendus
Ce projet à pour but de participer au développent d’une nouvelle molécule à visée clinique dans la prise en charge de l’hémorragie intracérébrale. Les travaux réalisés devraient permettre à l’industriel de valider le composé dans un modèle animal dont l'anatomie cérébro-vasculaire est proche de l’homme et ainsi augmenter le taux de succès des futures études cliniques.
Procédures
Les animaux auront une intervention chirurgicale induisant une hémorragie cérérale sous anesthésie générale d'une durée de 1 heure . Puis l'évolution de cette hémorragie sera suivi à l'aide d'outils d'imagerie médicale IRM (durée de 30 minurtes) et scanner (durée 15 minutes) à différents temps (+4h, +6h et +24h). Pour chaque examen d'imagerie l'animal est maintenu sous anesthésie générale . Ainsi il est prévu de réapliser les imagerie à +4h et +6h dans la continuité de la chirurige. L'animal ne sera donc pas révillé avant la fin des examens à +6h. Une seconde anesthésie sera alors nécessaire à +24h pour effectuer les examens d'imagerie sur une durée de 1 heure.
Impact sur les animaux
Suite à la chirurgie d’induction de l’hémorragie intracérébrale ainsi que le suivi en imagerie post-AVC, les animaux se trouveront désorientés, avec des déficits neurologiques moteurs et cognitifs vecteur de stress. Pour cela une surveillance accrue des animaux sera réalisée sur les 24h post AVC. Il est également probable que le choix du temps d’évaluation soit inférieur à 24h, soit à +6h post AVC. Dans ces conditions, les animaux ne seraient pas réveillés de l’anesthésie générale et seraient mis à mort suite à l’examen d’imagerie médicale. Ainsi, il n’y aurait pas de nuisance associée au réveil.
Devenir
L'induction d'une hélorragie cérébrale provoquant des troubles neurologiques, il n'est pas prévu de maintenir en vie des animaux dont la qualité de vie soit trop impactée. Ainsi, il est prévu une mise à mort en fin de procédure.
Remplacement
Les études de développement de stratégies thérapeutiques nécessitent leur validation sur un modèle animal proche de l’homme avant un potentiel essai clinique. Cette étude se positionne dans la validation in vivo d’un nouveau traitement thérapeutique faisant suite à de nombreuses études in vitro. Il est impossible de remplacer l’utilisation d’animaux dans ce contexte
Réduction
Le nombre d’animaux utilisé a été réduit au maximum afin de pouvoir conclure à un effet de la molécule testée et ce à l'aide d'une analyse de puissance statistique. Il est prévu d’utiliser des approches d’imagerie non invasives afin de faire un suivi de l’évolution de la pathologie à différentes phases post-opératoires et ainsi cibler la meilleure approche stratégique. Le nombre d’animaux nécessaire est néanmoins réduit et l’étude prévoit maximum 36 animaux, 6 pour la phase pilote et 30 pour l’étude principale. En fonction des résultats de la phase pilote, il sera également possible d’inclure les 6 animaux dans l’étude principale permettant de réduire d’autant les animaux de l’étude principale.
Raffinement
Au cours de cette étude, toutes les dispositions seront prises afin de réduire au maximum la souffrance et le stress et l’angoisse des animaux en accord avec les points limites identifiés pour ce projet. L’étude est menée par du personnel formé et expérimenté, sensible au bien-être et soins spécifiques des animaux. Une acclimatation à l’arrivée après transport du fournisseur est prévue (minimum 7 jours). Les animaux seront hébergés 2 par 2 pour favoriser les interactions sociales dans des boxes contrôlés en hygrométrie et température. Enrichissement et alimentation seront adaptés pour limiter les comportements anormaux (stéréotypies, prostration…) avec un suivi journalier des comportements individuels et alimentaires ainsi que des interactions sociales. Pour la chirurgie et le suivi en imagerie, les animaux seront anesthésiés et sous couverture analgésique. Les paramètres physiologiques (température, hydratation) seront contrôlés.
Choix des espèces
Les modèles d’hémorragies cérébrales ont été développés chez les rongeurs mais l’anatomie et la physiologie vasculaire du porc est plus proche de celle de l’Homme. En effet, les résultats d’une étude chez le porc apportent des informations plus probantes pour une utilisation ultérieure en clinique chez l’Homme, notamment pour les pathologies cérébrovasculaires. Pour ces raisons, nous avons choisi le porc comme modèle d’étude. De plus, le laboratoire a de l’expérience dans les manipulations chez le porc, les séquences d’imagerie sont connues et les installations sont ad hoc pour le bon déroulé des expériences. Les animaux seront utilisés à un stade jeune (autour de 4 mois, 35 à 40 kg). A ce stade, le cerveau a terminé son développement. Ce poids permet de concilier ses animaux à la manipulation et aux études d’imagerie.
Activité neuronale et integration visuo-spatiale chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Le crâne ouvert pour poser une plaque de fixation puis percé lors d'une craniotomie, 340 souris sont maintenues tête fixée pendant des séances d'enregistrement cérébral d'une à deux heures. Cinquante autres subissent en plus une destruction de l'oreille interne, par chirurgie pour trente-cinq d'entre elles et par administration d'un produit toxique pour les quinze restantes, dans des procédures classées sévères. Le porteur reconnaît des dommages osseux et tissulaires, une douleur possible, une perte de poids, une immobilité et des comportements anormaux, tout en fixant à un jour la durée typique de récupération après une opération. Les 390 souris finissent tuées par perfusion à travers le cœur, pour prélever leur cerveau.
Objectifs
Ce projet vise à mieux comprendre l’intégration multisensorielle, dans les structures du cerveau qui sont impliqués dans l'orientation. Une meilleure compréhension des fonctions cognitives comme l'orientation dans l'espace et dans le temps est un défi majeur en neuroscience. Le cerveau joue un rôle important dans l’orientation spatiale et la mémoire. Les régions qui sont importantes pour l'orientation et la mémoire sont particulièrement affectée dans la maladie d’Alzheimer, et de l’épilepsie. La myéline est la substance blanche qui est déficiente dans le cas de la sclérose en plaque. Notre recherche vise à élucider la connectivité fonctionnelle entre les différentes régions du cerveau, et à révéler la coordination temporelle des signaux électriques dans le cerveau. Nous souhaitons mieux comprendre comment les informations vestibulaires et visuelles sont intégrées pour préserver l'orientation spatiale de l'individu. Nous examinerons la flexibilité du réseau pour la mise à jour du signal de l'orientation. Et nous allons apporter un éclairage nouveau sur le rôle de la substance blanche pour la communication entre les différents régions du cerveau.
Bénéfices attendus
Notre recherche vise à comprendre les bases fonctionnelles qui permettent au cerveau de s'orienter dans l’environnement. Nous serons ainsi en mesure, à terme, de démontrer comment le cerveau est capable d’intégrer les informations sensorielles venant de plusieurs modalités sensorielles, et comment s’effectue la mise à jour de ces informations du monde externe, par rapport à une représentation interne. Une meilleure compréhension du fonctionnement des neurones dans les structures du circuit de l’orientation spatiale est nécessaire pour permettre un diagnostic précoce et un traitement des pathologies neurologiques liées à des dysfonctionnements cognitifs et à des déficits d'orientation. Une partie du projet vise à déterminer l'impact de la substance blanche, pour mieux comprendre son rôle pour l'intégration multisensorielle. De plus, chez les patients atteints de sclérose en plaques, maladie inflammatoire démyélinisante chronique du système nerveux central, des troubles cognitifs sont associés à des lésions de régions cérébrales impliquées dans l'intégration multisensorielle. Nos travaux pourront apporter un éclairage nouveau sur les mécanismes pathologiques des déficits dans la sclérose en plaques.
Procédures
Un lot d'animaux (340 animaux) subira deux chirurgies. La première chirurgie (installation de la plaque de fixation et injections) dure environ 1h. Le lendemain, et pendant 2 jours, une habituation à la fixation de la tête (15 minutes) est effectuée. Une craniotomie est réalisée le jour suivant (durée: 30 minutes). Les enregistrements de l'activité du cerveau commencent le lendemain, et durent 1-2 heures par séance (total: 1 - 3 séances, à un rythme de 1 séance par jour). Finalement, suite à la dernière séance, une perfusion par le coeur est effectuée. Un lot d’animaux (50 animaux) subira en plus une lésion de l'oreille interne. De ces 50 animaux, 15 animaux subissent une lesion pharmacologique. Une substance qui est toxique pour l'oreille interne est administré. Les autres 35 animaux subissent une chirurgie. Cette intervention dure 30 minutes. Après 2 jours de récupération, on perce le crâne, pour poser une sonde d'enregistrement électrique. Finalement les animaux subissent une chirurgie terminale sous anesthésie pour le prélèvement du cerveau.
Impact sur les animaux
Les injections dans le cerveau prévues par le protocole impliquent des dommages osseux et tissulaires. En conséquence, les animaux peuvent être potentiellement exposés à la douleur combinée à une perte de poids, à l'immobilité ou à un comportement anormal. Avant, pendant et après la chirurgie, nous traitons ces problèmes potentiels par l'administration de médicaments contre la douleur et l'inflammation. La durée typique de récupération après une opération est de 1 jour, période pendant laquelle les animaux sont traités avec ces médicaments. Des chirurgies potentiellement douloureuses nécessaires au projet sont réalisées pour induire un déficit de l'oreille interne; afin de minimiser le stress et la douleur, des traitements pour supprimer ou atténuer la douleur sont mis en place. Les souris peuvent présenter des déficits de l'audition. Le protocole des stimulations sensorielles nécessite que les souris soient maintenues tête fixe. La fixation de la tête va initialement induire un stress chez l'animal et réduire sa mobilité. Afin qu'il s'habitue au dispositif, plusieurs séances d'entrainement d'une durée de 15 min seront réalisées pendant les 2 jours précédant la première séance d’enregistrement. Le temps expérimental n’excède pas 120 min.
Devenir
Tous les 390 animaux sont mise à mort par perfusion intra-cardique avec dosage des anesthésiques pour prélèvement d'organes et analyses histologiques.
Remplacement
L’intégration des signaux visio-spatiale implique de nombreuses régions du cerveau et différents réseaux de neurones. Afin de comprendre les interactions entre systèmes, et l’effet de la myélinisation sur la maturation et la coordination entre les aires du cerveau, il est nécessaire de travailler sur un animal vivant et éveillé. Il s’agit d’un projet de Neurophysiologie intégrative qui ne peut être conduit que sur animal vivant.
Réduction
Afin de réduire le nombre d'animaux, cette étude prévoit d’enregistrer un grand nombre de neurones depuis un seul animal, grâce à des sondes de haute densité. Une fois implantés, les animaux sont maintenus en vie et utilisés pour 2 ou 3 sessions d'enregistrement quand c’est possible. L'optimisation des soins aux animaux contribue en outre à l'utilisation d'animaux pour plusieurs sessions d'enregistrement. Les animaux de la procedure 1 servent comme temoin pour les animaux de la procedure 2. Enfin, nous utiliserons les tests statistiques appropriés afin d’obtenir des résultats exploitables à partir du plus petit nombre d’animaux possible. Les tests statistiques que nous appliquerons seront adaptés aux analyses.
Raffinement
Les souris sont maintenues par groupes. Les cages sont enrichies avec des roues et rouleaux. Les animaux sont suivis individuellement, leur poids est contrôlé avant et après une chirurgie, et régulièrement pendant les phases de tests. Notre équipe a une grande expérience dans les lésions vestibulaires. Chaque animal bénéficie tout au long de l’étude d’une attention et de soins de qualité par du personnel qualifié, afin d’assurer un bien-être optimal. Des traitements antalgiques et anesthésiques adaptés sont utilisés. Des points limites objectifs sont définis afin le cas échéant d’adapter les soins ou de mettre fin à l’expérimentation.
Choix des espèces
La souris constitue un modèle reconnu pour les expériences de neurophysiologie intégrative. Les souris transgéniques avec des déficits de la myélinisation sont disponibles, pour clarifier le rôle de la myélinisation pour la maturation des neurones et des circuits. Il s'agit de mammifères dont le fonctionnement du cerveau peut être comparé à celui de l'homme pour les questions abordées dans ce projet. Pour les études sur les souris pendant la myelinisation, nous allons cibler différentes âges, depuis la période critique jusqu’à la maturité du système.
Caractérisation des connexions synaptiques de deux régions du cerveau, le thalamus associatif et l’epithalamus
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Toutes tuées pour prélever le cerveau, 4 250 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à sévères, dont 545 en souffrance sévère. Presque toutes subissent une biopsie de la queue vers six jours pour le génotypage, un groupe une chirurgie cérébrale d'environ une heure, et un sous-groupe des tests comportementaux de quinze à quatre-vingt-dix minutes. Le porteur indique exposer certains animaux à un stimulus provoquant "un état de peur inévitable", et un lot à des stimuli dont la peur persiste plusieurs jours, sans nommer aucun de ces tests. Les géniteurs sont tués quand ils ne sont plus en âge de procréer, et les souris dont le génotype ne présente pas d'intérêt sont tuées faute d'usage.
Objectifs
L’objectif de notre étude est de mieux comprendre le fonctionnement de régions complexes du cerveau des mammifères, tel que l'(épi)thalamus. En effet, il a été montré que des défauts de fonctionnement de ces structures contribuent à plusieurs états cérébraux anormaux (anxiété, dépendance aux drogues, états de coma etc) qui pèsent lourdement sur notre société. Afin de progresser dans la connaissance de ces mécanismes, nous utiliserons le modèle murin; celui-ci est en effet idéal puisque les circuits neuronaux de la souris sont proches de ceux de l’homme. Des traceurs ou des virus permettant l'expression de protéines activables à la lumière seront injectés dans le cerveau afin de pouvoir par la suite étudier les connexions des régions d'intérêt. Des analyses sont aussi prévues pour examiner comment la manipulation des synapses détermine in vivo le comportement des souris. Notre hypothèse est que les changements dans la connectivité synaptique des circuits (épi)thalamiques sous-tendent les fonctions cérébrales anormales associées à l'anxiété, à la dépression et à la toxicomanie, et donc que la modulation spécifique de ces connexions pourrait être ciblée pour le développement de nouvelles thérapies.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus de ce projet sont multiples. Nous visons à comprendre des mécanismes fondamentaux de fonctionnement de régions du système nerveux central, qui sont impliquées dans plusieurs états cérébraux anormaux. Cette connaissance pourrait nous amener à comprendre aussi comment certaines pathologies se manifestent, en donnant des outils pour développer des approches thérapeutiques.
Procédures
Presque la totalité des es souris utilisées pour ce projet seront soumises à une biopsie de la queue pour le génotypage, faites vers 6 jours. Un groupe des souris utilisées pour ce projet sera soumis à une procédure chirurgicale d'une durée d'environ 1 heure par animal. Un sous-groupe sera soumis une fois à des tests comportementaux d'une durée comprise entre 15 et 90 minutes, pour étudier les états d'anxiété et de stress des animaux.
Impact sur les animaux
La biopsie de la queue pour le génotypage n'entraine qu'une douleur légère et de courte durée. De plus, un groupe de souris sera soumis à une procédure chirurgicale qui pourrait engendrer une douleur d’intensité modérée. Certains animaux seront exposés à un stimulus stressant important engendrant un état de peur inévitable. Ces tests sont nécessaires au déroulement de notre projet qui vise précisément à étudier les modifications des circuits synaptiques suivant l'exposition à des conditions de stress et d'anxiété de brève durée. Un lot d'animaux sera exposé à des stimuli provoquant une peur qui persiste plusieurs jours.
Devenir
Toutes les souris seront mises à mort pour prélèvement du cerveau pour des études post mortem. Les géniteurs seront mis à mort lorsqu'ils ne seront plus en âge de procréer. Également, les souris avec génotype sans intérêt seront euthanasiées parce qu'on ne pourra pas les utiliser ni pour les manipulations expérimentales ni pour la reproduction.
Remplacement
Afin de mieux comprendre le rôle de l'intégration entre l'inhibition et l'excitation dans le fonctionnement des régions du thalamus associatif et de l'épithalamus, il est indispensable d'analyser le comportement et l'activité des connexions synaptiques dans un cerveau pleinement développé. La souris adulte est donc une espèce appropriée pour ce type d'études. En effet, nos procédures expérimentales ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants et susceptibles d'apporter le même niveau d'information.
Réduction
Le nombre d'animaux prévu est inspiré du nombre d’animaux utilisé dans des travaux précédents de l’équipe et est réduit au minimum pour nous permettre de générer des données statistiques solides. Typiquement, une souris pourra être soumise à plusieurs test comportamentaux, ainsi reduisant le nombre d'animaux. Similement, dans certains cas les tranches aiguës préparées pourront être utilisées pour des études morphologiques, ainsi réduisant le nombre d'animaux sacrifiés spécifiquement pour ça.
Raffinement
Les animaux sont élevés dans des cages, dans des conditions d’hébergement contrôlées. L’eau, la nourriture et du matériel de nidification, seront placés dans chacune des cages et fournis ad libitum. Toutes les conditions sont réunies pour prendre en compte la douleur de l’animal (anesthésie, analgésie, suivi post-opératoire). Des méthodes seront mises en place pour réduire ou supprimer la douleur, la souffrance et l’angoisse des animaux. Les procédures chirurgicales se dérouleront sous anesthésie générale avec analgésie, et des points-limites seront établis, entraînant la mise à mort anticipée de l’animal si nécessaire. Pour limiter le stress des animaux, ils seront manipulés par le (ou les) même(s) expérimentateur(s). Le cas échéant, ils recevront un traitement analgésique. Par la suite, chaque animal sera surveillé et le traitement analgésique sera poursuivi au-delà du réveil si besoin. Chaque animal bénéficiera d’une attention et de soins de qualité quotidiennement, par du personnel qualifié y compris les expérimentateurs, pendant les interventions mais aussi en dehors de celles-ci afin d’assurer un bien-être optimal tout au long de l’étude. La douleur sera rigoureusement contrôlée grâce à des points limites évalués en amont, et gérée grâce à des moyens pharmacologiques appropriés.
Choix des espèces
Les souris ont été choisies pour quatre raisons : - la taille de l’animal qui permet son installation sur les postes d'injection stéréotaxiques et l'utilisation de tranches aigües du cerveau sur des postes d'éléctrophysiologie. - la disponibilité de souches de souris génétiquement modifiées nécessaires à ce projet. - nos études précedentes ont été validées sur des souris. Par soucis de reproductibilité nous souhaitons poursuivre avec la même espèce. -Finalement, il s'agit de mammifères dont le fonctionnement du cerveau peut être comparé à celui de l'homme pour les questions abordées dans ce projet. Nous utiliserons pour nos études des souris adultes (plus de deux mois d’âge), vu notre intérêt à étudier des structures synaptiques pleinement développées.
Activité neuronale oscillatoire dans les circuits des ganglions de la base pendant le mouvement normal et pathologique: Au-delà des gammes de fréquences (2/2)
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Deux chirurgies du cerveau de trois à cinq heures chacune, une IRM sous anesthésie de trois heures, puis des injections intramusculaires quotidiennes de MPTP cinq jours par semaine pendant jusqu'à six mois : 6 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Cette neurotoxine installe des symptômes parkinsoniens permanents, avec tremblements, rigidité musculaire, difficultés à s'alimenter, perte de poids et apparition d'escarres. Le porteur écrit qu'il n'est "pas nécessaire de réaliser davantage d'expériences sur les animaux si les données sont déjà disponibles quelque part dans le monde", et justifie pourtant ces six macaques par les "pratiques standards" du domaine. Tous sont tués et leur cerveau congelé pour localiser les électrodes, le choix entre macaque à longue queue et macaque rhésus dépendant selon lui des "possibilités d'approvisionnement" dans un contexte de pénurie de singes.
Objectifs
Dans la maladie de Parkinson, le ralentissement et l’absence de mouvements volontaires s’accompagnent d’activités oscillatoires anormales dans un réseau de structures localisées sous le cortex cérébral, aussi appelé les ganglions de la base. Néanmoins, le lien entre ces activités oscillatoires pathologiques et les troubles moteurs caractéristiques de la maladie de Parkinson reste flou malgré des décennies de recherche. D'une part, la concomitance entre la réduction/abolition de ces activités oscillatoires suite à des traitements pharmacologiques et/ou à des procédures chirurgicales et l'amélioration clinique des troubles moteurs suggère un lien de causalité entre ces oscillations neuronales et la planification, le contrôle et la coordination des mouvements. D'autre part, il a été démontré que le ralentissement et l’absence de mouvements volontaires peuvent apparaître avant l'émergence des activités oscillatoires dans les ganglions de la base. De plus, les caractéristiques de ces oscillations neuronales peuvent varier en fonction des différentes structures qui composent le réseau des ganglions de la base. Notre plan de recherche est structuré en trois objectifs complémentaires. Le projet vise à (i) caractériser comment ces activités oscillatoires se produisent et comment elles se propagent dans les différentes structures des ganglions de la base chez des singes parkinsoniens effectuant des mouvements de bras volontaires en direction d’une cible; (ii) identifier le lien entre les caractéristiques de ces oscillations neuronales dans différentes structures du réseau des ganglions de la base et les mouvements normaux/anormaux; (iii) développer de nouvelles approches thérapeutiques permettant une inversion rapide et robuste des changements neuronaux et comportementaux.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à développer des approches thérapeutiques innovantes pour la maladie de Parkinson qui diffèrent significativement des thérapies actuellement disponibles et qui ne peuvent être développées sans une profonde compréhension mécanistique et quantitative de la façon dont le cerveau remplit ses fonctions ainsi que des mécanismes qui sous-tendent ses dysfonctionnements. Ce projet permettra de comprendre les mécanismes de génération et de propagation des activités oscillatoires anormales observées dans les ganglions de la base chez des singes après induction d’un syndrome parkinsonien et révèlera le lien avec les symptômes moteurs parkinsoniens. Ce projet sera donc extrêmement intéressant pour les personnes souhaitant développer de protocoles thérapeutiques originaux visant à restaurer le fonctionnement normal du cerveau. A terme, ce projet aidera à soulager les troubles moteurs des patients souffrant de la maladie de Parkinson tout en minimisant l'apparition d'effets secondaires et donc participera à améliorer leur qualité de vie.
Procédures
Chaque animal subira une IRM pour obtenir une image morphologique 3D du cerveau (30min de transport jusqu'à l'IRM et 180min de procédure). Chacun des animaux sera également soumis à deux chirurgies d'une durée de 3à 5h chacune. La première chirurgie permettra l'injections de particules virales inactivées dans le cerveau visant à modifier les caractéristiques des neurones, et l'implantation d'électrodes d'enregistrements pour recueillir l'activité de ces neurones. La seconde chirurgie permettra l'implantation d'électrodes permettant de délivrer différentes intensités de courant électrique dans le cerveau pour restaurer son fonctionnement normal. Chaque animal subira également une injection intramusculaire quotidienne d'une substance chimique inerte et sans danger pour l'animal visant à manipuler l'activité des neurones dont les caractéristiques ont été modifiées préalablement (une injection par jour d'environ 20 à 30s, 5 jours par semaines durant 3 à 6 mois environ). L'induction du syndrome parkinsonien chez les animaux se fera grâce à des injections quotidiennes intramusculaires (une injection par jour d'environ 20 à 30s pendant n jours) d'une neurotoxine (appelé MPTP) qui provoque des symptômes permanents de la maladie de Parkinson. Le nombre de jours d'injection et le dosage de cette neurotoxine dépendra de la progression du syndrome (mais n'excédera pas plus de 6 mois). Enfin, chaque animal participera à une séance quotidienne d'enregistrements électrophysiologiques de l'activité neuronale (une séance d'environ 1h par jour, 5 jours par semaine durant 12 mois environ).
Impact sur les animaux
La phase précoce de conditionnement et de l'entrainement (c'est-à-dire la capture de l'animal dans la volière à l'aide d'un colier, l'entrainement de l'animal dans la tâche comportemental) peut stresser les animaux. Au cours de la procédure IRM, les nuisances sont essentiellement liées à l'anesthésie qui peut entrainer une baisse de la température corporelle, des troubles respiratoires et/ou cardiaques. Durant le transport à l'IRM, il faut également être très prudent afin que l'animal ne se blesse pas (par exemple plaies/coupures ) avec la cage de transport. De plus, des douleurs et infections peuvent survenir suite aux interventions chirurgicales . Enfin, l'induction du syndrome parkinsonien provoquera l'apparition de symptômes moteurs (c'est-à-dire des difficultés à effectuer des mouvements, une rigidité musculaire, une posture anormale et des tremblements au repos). Par ailleurs, selon la sévérité de ces symptômes parkinsoniens, les animaux pourront présenter des difficultés à s'alimenter et à bouger pouvant donc entrainer une perte de poids et l'apparition d'escarres.
Devenir
Une fois la procédure terminée, les animaux seront profondément anesthésiés et euthanasiés afin de pouvoir effectuer des analyses histochimiques post-mortem qui sont indispensables pour localiser les sites d'enregistrements de l'activité neuronale et l'aspect du cerveau après l’induction du syndrome parkinsonien. Après constatation de la mort de l’animal, le cerveau sera retiré du crâne, congelé pour procéder aux analyses histologiques.
Remplacement
Notre projet a pour but de caractériser les dysfonctionnements qui se produisent dans le cerveau après induction d'un syndrome parkinsonien et de déterminer les conséquences sur le comportement afin de développer de nouvelles approches thérapeutiques pour les patients atteints de la maladie de Parkinson. Ce type de projet ne peut donc pas être effectué via des approches in silico, in vitro ou ex vivo et l'approche in vivo est indispensable. De plus, les singes ont un cerveau et des comportements semblables à l'homme ce qui permet de développer des tâches comportementales complexes et susceptibles de refléter les comportements humains. L'utilisation de rongeurs ou d’autres espèces de vertébrés n'est donc pas appropriée et nous sommes obligés d'utiliser des primates non-humains.
Réduction
Notre objectif est de réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés pour la recherche. Nous y parvenons en planifiant soigneusement et en maximisant les données obtenues chez chaque animal. Ainsi, chaque animal sera son propre contrôle, ce qui diminuera par deux le nombre total d’animaux utilisé pour ce projet. Le nombre d'animaux a été choisi en fonction des pratiques standards qui combinent l'étude de l'activité neuronale et l'étude du comportement chez les primates non-humains. Enfin, notre stratégie de libre accès aux données sera essentielle non seulement pour les avancées scientifiques, mais aussi pour des raisons éthiques. En effet, il n'est pas nécessaire de réaliser davantage d'expériences sur les animaux si les données sont déjà disponibles quelque part dans le monde.
Raffinement
En début de protocole et durant 3 mois, l’expérimentateur habituera les animaux à sa présence (15-30min par jour, 5 jours par semaine). L’expérimentateur apprendra à l’animal à se laisser attraper par son collier à l’aide d’une canne et à rester calmement assis dans une chaise de travail (5 jours par semaine). Pendant la durée totale des expériences, les animaux seront maintenus en groupe et bénéficieront d'un environnement enrichi (jouets, musique). Le transport de l’animal vers la plateforme de bio imagerie située à 200m de l’animalerie se fera à l’aide d’une boîte de transport dédiée mise sur un chariot et protégée des regards extérieurs par une housse. L’animal anesthésié sera maintenu au chaud sous une couverture et bordé d’une bouillotte. Au total, la durée de l’examen sera de 30min de transport et 180min d’acquisition IRM. Les chirurgies seront réalisées de façon stérile et sous anesthésie profonde. Une couverture antalgique en pré- et post-opératoire sera utilisée pour limiter la douleur de l’animal après l’intervention chirurgicale. Enfin, pour limiter la douleur que peuvent engendrer les incisions cutanées, nous administrons un anesthésique local avant incision. Pour le contrôle de la température, avant l’induction de l’anesthésie, une sonde sera insérée dans le rectum des animaux. De plus, durant la totalité de la chirurgie, les animaux seront placés sous une couverture (électrique) chauffante qui est régulée en fonction de la température corporelle. Suite aux chirurgies, les animaux seront quotidiennement observés durant 5 à 7 jours post-chirurgie par le personnel de l'animalerie sur des critères comme la posture de l’animal, son activité, son interaction, sa nutrition etc. Une attention toute particulière sera porté aux risques d'infections, d'abcès, d'œdèmes et d'inflammation. Enfin, durant l'induction du syndrome parkinsonien, les animaux seront également quotidiennement observés pour évaluer la sévérité de la maladie et induire un syndrome parkinsonien stable et modéré. Si les symptômes s'accentuent (difficultés à s'alimenter et à bouger, pouvant entrainer une perte de poids et l'apparition d'escarres), l'animal sera immédiatement sorti du protocole et séparé des autres animaux, de façon à sécuriser son hébergement et éviter qu’il se blesse. De plus, des précautions particulières seront prises telles que l'utilisation de matelas moelleux/alèses et de fréquents changements de position pour éviter les chocs et le développement d'escarres.
Choix des espèces
Contrairement à d'autres espèces de vertébrés (e.g., rongeurs), le macaque possède une organisation du cerveau semblable à celle de l'homme. De plus, le macaque possède un répertoire de comportements plus large et plus proche de celui de l'homme ce qui nous permet de développer des tâches comportementales complexes et susceptibles de refléter les comportements humains. L'utilisation du primate non-humain permettra donc de plus facilement transposer nos résultats à l’homme et reste donc indispensable dans le cadre de cette étude. De plus, les animaux utilisés pour ce projet seront âgés d’au moins 36-48 mois. A cet âge, on peut considérer que le développement du système nerveux central à atteint sa maturité. Ce paramètre est important à respecter puisqu’il nous permettra de comparer plus aisément les résultats obtenus chez ces animaux avec les caractéristiques observés chez l’homme à l’âge adulte. Notons que dans le contexte (européen et mondial) actuel de pénurie de singes pour la recherche scientifique, le choix du singe cynomolgus ou du singe rhésus dans ce projet dépendra des possibilités d'approvisionnement. Quoiqu'il en soit, nous n'attendons pas de différences majeures entre ces deux espèces.