Système nerveux

Gavées chaque jour de leur gestation, jusqu'à vingt et une fois, 255 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Les femelles porteuses sont mises à mort au sevrage de leurs petits, qui subissent ensuite trois tests de mémoire, une imagerie de la rétine sous anesthésie injectable de trente à quarante-cinq minutes, une IRM et un prélèvement de sang avant la fixation de leur cerveau. Il s'agit de tester in utero une molécule contre les déficits cognitifs liés à la trisomie 21, dont le porteur espère qu'elle déplacera "de quelques dizaines de points" le quotient intellectuel des patients. Le RNT décrit une douleur de gavage "accentuée à cause de la répétition" et un stress lié aux tests, tout en affirmant ailleurs que "les tests comportementaux sont sans contraintes".

Objectifs

La trisomie 21 (T21), est due à la présence d’un chromosome 21 surnuméraire. C’est la forme la plus fréquente de retard mental qui touche environ 1 nouveau-né pour 2000 naissances. Elle représente environ un tiers des déficiences intellectuelles chez les enfants d’âge scolaire. Plusieurs traitements visant à améliorer le retard mental ont déjà été investigués. Parmi ceux-ci, on trouve une molécule qui a montré des effets bénéfiques dans des modèles animaux mais aussi chez l’Homme à l’âge adulte. Pour autant, peu d’études portant sur l’impact d’une action au cours de la gestation ont été réalisées chez le modèle animal, alors que des modifications importantes se mettent en place très tôt au cours du développement dans la T21. Pour palier a ce manque, une molécule sera administré aux souris femelles gestantes. Suite à ce traitement au cours de la gestation, 4 domaines seront évalués. 1) Le domaine de la mémoire à l’origine du retard mental. 2) Le domaine ophtalmologique qui servira à mieux comprendre les mécanismes impliqués dans ces défauts chez les patients. 3) Le domaine de du cerveau pour évaluer par Imagerie par Résonance Magnétique son fonctionnement avec ou sans le traitement. 4) Le domaine de fonctionnement du foie qui comporte des défauts chez les porteurs de T21. Ici nous voulons tester l’hypothèse que ces problèmes commence au cours de la gestation. Ce projet sera réalisé sur 2 etablissements utilisateurs.

Bénéfices attendus

Arriver à déplacer, de quelques dizaines de points le quotient intellectuel des patients T21 leur permettrait d’avoir une vie plus autonome et socialement intégrée. Cela constituerait un progrès très important pour leur qualité de vie et celle de leur entourage. Peu d’études portant sur l’impact d’une action au cours de la gestation ont été réalisées chez le modèle animal, alors que des modifications structurales de l’hippocampe et du cervelet se mettent en place très tôt au cours du développement embryonnaire dans la T21 et donc au cours de la période gestationnelle. Dans 2 études précédentes, nous avons montré que le traitement in utero chez la souris avec des inhibiteurs ciblant l’activité d'une proteine cible, améliore les déficits observés en lien avec la T21 chez plusieurs modèles murins. Ceci montre que le traitement au cours de la gestation entraîne des modifications qui perdurent sur le long terme. Nous attendons pour cette étude, les mêmes effets bénéfiques mais en utilisant une molécule de dernière génération, soluble, permettant une administration per os, indispensable pour une transposition chez l’Homme. Nous espérons que ce traitement sera suffisant pour permettre de ne plus avoir besoin de traitement chronique chez l’adulte. Une amélioration significative des performances cognitives est attendue, notamment pour la mémoire de travail et la mémoire explicite dans un modèle murin de trisomie 21, qui montre de faibles performances dans ce test. L’imagerie rétinienne révélera si le traitement a un impact sur les phénotypes rétiniens, ça n’a jamais été investigué. De plus, les potentielles améliorations seront également caractérisées par de l’imagerie fonctionnelle. L’étude des marqueurs sanguins permettra de savoir si le défaut du métabolisme hépatique à une origine développementale. D’une façon plus générale, pour une recherche fondamentale, les résultats obtenus devraient également permettre d’approfondir les connaissances sur le rôle de cette protéine cible au cours du développement et son impact sur les défauts cognitifs des patients.

Procédures

Les femelles gestantes seront traitées avec la molécule par gavage tous les jours pendant la durée de la gestation. Le traitement sera administré 1 fois par jour, tous les jours durant la gestation (21 jours maximum) per os par gavage. Les animaux seront soumis à 3 tests de comportement qui permettent d'évaluer leur mémoire. Ces tests se déroulerons sur 4 jours, avec 1 session unique par jour. Chaque session dure de 8 à 15min suivant le test. Les souris recevront 4 anesthesies, -1 gazeuse pendant toute la durée de l’imagerie ophtalmique, 15 minutes maximum. -1 anesthésie gaseuse complementée par une analgesie pour l'imagerie par resonnance magnétique (IRM) - 1 anesthesie pour effectuer une fixation du cerveau ou une anesthésie de quelques minutes par inhalation pour un prelevement sanguin. La production des animaux traités in utero ainsi que les tests de comportement et les analyses ophtalmologiques seront fait dans l'EU235. L'IRM, les prelevements de sang et les fixations des cerveaux au PFA seront fait dans l'EU466.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont l'introduction d'une canule de gavage pour l'administration des molécules par voie orale. Cette douleur sera accentuée à cause de la répétition des gavages, au maximum 21 fois, soit 1 gavage par jour de gestation. L’électrorétinographie implique une anesthésie longue (30-45 minutes) obtenue par injection d'anesthesique. L'IRM se fait sous une anesthésie gazeuse avec analgésie, necessitant une injection. Le prélèvement de sang se fait sous anesthésie gazeuse, pouvant induire une angoisse chez l'animal. Les test de comportement nécessite de placer les souris dans des sytèmes quelles ne connaissent pas, ce qui peut engendrer un stress.

Devenir

Tous les animaux sont mis a mort. Des organes seront prelevés pour études.

Remplacement

La compréhension des mécanismes ainsi que les origines développementales des pathologies génétiques associées à des retards mentaux requièrent l’étude d’un organisme vivant dans son intégrité et sa globalité et il n’existe donc pas de méthode autre que l’étude in vivo. La souris est une espèce physiologiquement et génétiquement proche de l’Homme dans laquelle nous pouvons réaliser les manipulations génétiques pour obtenir ces modèles de pathologies humaines.

Réduction

Le taux de transmission de la trisomie dans ce modèles souris et d’à peine 30%. 1 portée compte en moyenne 6 petits dont 2 trisomiques. Pour assurer la production des animaux, il faut accoupler 40 animaux femelles au total pour le traitement au cours de la gestation. Il faut multiplier ce chiffre par 2 pour avoir des mâles et des femelles, car l’analyse IRM montre des différences significatives en fonction du sexe. En effet, il nous intéresse de connaître la différence d’action que peut avoir la molécule inhibitrice sur des souris de sexes différents. Les effets du genre sur l’action de la molécule pourront ainsi être étudiés. La taille des groupes a été déterminée grâce aux résultats de nos précédentes études qui nous ont permises de déterminer le nombre minimum d’animaux à utiliser. Comme les tests comportementaux sont sans contraintes, certains animaux ne répondront pas, c'est pourquoi nous testeront 4 animaux de plus dans chaque groupe.

Raffinement

Dans notre étude précédente, l’administration répétée pendant 19J par gavage chez l’adulte de cette molécule n’a pas montré d’effets délétères chez les animaux traités. Un suivi des femelles sera cependant réalisé sur la totalité de l’expérience, notamment durant la période gestationnelle où aura lieu le traitement. Un arbre décisionnel basé sur le reflet de la douleur chez la souris sera utilisé pour ne pas prolonger des souffrances éventuellement constatées. Les conditions d’élevage seront améliorées pour les femelles gestantes pour leur permettant de faire un nid plus complexe et ainsi de mieux gérer leur exposition à la lumière et aux menaces perçues. De plus, un tube de transfert sera placé dans les cages pour manipuler les animaux sans les toucher et servira également comme enrichissement du milieu durant toute l’expérience. Les animaux seront ensuite sevrés de leur mère à 4 semaines et hébergés par groupe de 4 ou 5 pour leur assurer une vie sociale. Lors des tests ophtalmiques, du gel ophtalmologique sera appliqué sur les deux cornées dès que l’animal sera endormi, ainsi qu’à la fin de la séance d’imagerie, afin d’éviter tout dessèchement cornéen. Le transport se fera dans des cages sécurisées dédiées au transport avec nourriture et eau gélifiées. Une habituation de deux semaines avant les acquisition IRM sera mise en place. L’animal sera placé sur un coussin chauffant pendant l’imagerie et jusqu’à son réveil. Durant l’examen d’IRM une anesthésie est utilisée afin de réduire au maximum le stress de l’animal. La température et la respiration des animaux sont en permanence surveillées par un système de monitorage et les animaux sont maintenus à une température optimale grâce au système de chauffe berceau de l’IRM. En cas de chute de la température et/ou de la respiration non gérable, l’acquisition en cours est immédiatement interrompue et l’animal est sorti de l’IRM. Il est alors placé dans une cage mis sous une lumière chauffante jusqu’à son réveil, sous surveillance. Le transport se fera dans des cages sécurisées dédiées au transport avec nourriture et eau gélifiées et sera pris en charge par un transporteur. Une habituation de deux semaines avant les acquisition IRM sera mise en place.

Choix des espèces

La souris (Mus musculus) est l’espèce de choix pour générer des modèles de maladies humaines. Son anatomie, sa physiologie et la génétique sont bien connues. De plus, les méthodes pour la manipulation génétique de ces animaux sont les plus développées. La nécessité d’utiliser des transgéniques est liée à l’absence de tout mutant spontané dans une espèce de mammifères qui correspond à la maladie humaine. Les femelles qui seront traitées durant leur gestation, utilisées pour générer les groupes d’animaux, seront accouplées à partir de 8 semaines, dès la maturation sexuelle atteinte. Les animaux issus de ces croisements, seront utilisés dès le début de la gestation. Le but de l’expérience étant de réduire les deficits qui ont lieu in utero, pendant la gestation chez les souris trisomiques. Après la naissance, les animaux sont sevrés à 4 semaines. Les femelles porteuses seront mises à mort à ce stade. Les nouveaux nés seront gardés jusqu’à 3 mois, âge adulte, auquel ils seront évalués dans différents paradigmes. C’est aussi l’âge où le développement cérébral est complet et où le comportement exploratoire et les aptitudes de mémorisation sont présentes.

45 rates adolescentes vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Isolées et pesées chaque jour, trente d'entre elles subissent trois semaines de restriction alimentaire pour reproduire une anorexie mentale, toutes passent deux examens d'imagerie de soixante minutes sous anesthésie après injection d'un produit radioactif, et quinze reçoivent en plus une injection dans l'abdomen chaque jour pendant trois semaines. Le porteur reconnaît que la restriction peut provoquer une constipation et que l'isolement peut stresser les rates, et fixe la sortie de l'étude à une perte de poids supérieure à 25 %. L'avancée espérée sur un sous-type de récepteur à la sérotonine "pourrait ouvrir la porte" à de nouveaux traitements, et le porteur affirme qu'un modèle animal est "nécessaire" parce qu'il veut suivre l'installation d'une maladie chronique.

Objectifs

L’anorexie mentale fait partie des troubles alimentaires dont l'origine est multifactorielle. Ce trouble se caractérise par une restriction des apports alimentaires durant plusieurs mois, voire plusieurs années, conduisant à une perte importante de poids associée à un certain "plaisir de maigrir" et une peur intense de prendre du poids. La prise en charge de cette pathologie passe par différentes stratégies (soutien psychologique, renutrition, traitement antidépresseur) mais il n’existe pour le moment pas de traitement médicamenteux spécifique de l’anorexie mentale. Une étude a montré l’implication de la sérotonine (un neurotransmetteur impliqué dans de nombreuses fonctions physiologiques) à diminuer la prise alimentaire chez le rat entraînant une perte de poids significative. Ces résultats préliminaires laissent entrevoir un potentiel rôle du récepteur à la sérotonine dans la prise alimentaire et plus largement dans l’anorexie mentale. Nous proposons donc d’explorer l’évolution de la densité d’un sous type de récepteurs à la sérotonine chez des rats dont l’anorexie mentale aura été induite par un régime alimentaire et une activité physique adaptés à l’aide de la Tomographie par Emission de Positons (TEP).

Bénéfices attendus

L'anorexie mentale a été longtemps considérée comme un trouble principalement influencé par des facteurs socioculturels ; cependant, des études ont montré qu’elle est plus fréquente dans certaines familles ce qui suggère une influence génétique dans ce trouble. Le rôle de la sérotonine dans l'anorexie mentale découle en grande partie des données pharmacologiques établissant un lien entre le système sérotoninergique et la régulation de l'appétit. Le système sérotoninergique peut en effet médier la sensation de satiété et la motivation de la consommation de nourriture. L’avancée des connaissances sur les récepteurs impliqués dans l’anorexie mentale pourrait alors ouvrir la porte à la conception de nouveaux traitements.

Procédures

Tous les rats (n=45) seront isolés et pesé quotidiennement. Deux groupes (n=30) seront soumis à un régime alimentaire restreint pendant trois semaines. Deux examens TEP sous anesthésie générale de 60 minutes, par injection intraveineuse, d’un radiopharmaceutique seront réalisés au début et en fin de procédure pour tous les rats (n=45). Un groupe (n=15) sera traité pendant trois semaines par injection intra péritonéale quotidienne d’un médicament.

Impact sur les animaux

Le régime hypocalorique pourrait induire une modification du transit intestinale avec apparition de constipation chez les rats. L'isolement des rats envers ses congénères pendant la période de l’étude pourrait provoquer des symptômes de stress chez les rats.

Devenir

Les rats seront mis à mort par utilisation d’un agent euthanasiant. En cas d’atteinte des points limites, la mise à mort d’un sujet sera envisagée. Les cerveaux pourront être extraits pour des analyses sur tissu frais congelé. D’autres organes pourront être prélevés si l’étude le nécessite.

Remplacement

Un modèle animal est nécessaire car nous souhaitons explorer l’évolution de certains récepteurs suite à l’apparition d’une maladie chronique. Une fois la preuve de concept obtenue chez l’animal, ce projet d’imagerie sera rapidement transférable chez l’Homme en utilisant le même radiotraceur.

Réduction

Le nombre d’animaux choisi correspond au minimum acceptable afin d’analyser les données de façon pertinente d’un point de vue statistique. Ce nombre est fonction du nombre d’examens techniquement réalisables par notre équipe. Le suivi longitudinal des rats en imagerie permet de diminuer le nombre d’animaux utilisés.

Raffinement

Le choix de rats comme modèle repose sur le fait qu’ils sont un modèle robuste et connu pour la maladie étudiée. Un monitorage rapproché sera appliqué chez les rats du groupe ABA chronique. Les points limites justifiant la sortie d’un sujet de l’étude seront l’observation d’un comportement de souffrance (selon l’apparence, les comportements naturel et provoqué, l’hydratation et les selles) et une perte de poids supérieure à 25%. Lors des examens d'imagerie, les animaux seront sous anesthésie générale profonde permettant à l’animal de ne ressentir aucune douleur.

Choix des espèces

Dans cette étude potentiellement translationnelle chez l’Homme, le rat apparaît comme étant le plus adapté en termes de faisabilité, modélisation et translation. L’anorexie induite chez le rat est physiologiquement proche de celle retrouvée chez l’Homme : hyperactivité malgré la baisse de prise alimentaire, perturbation du cycle oestral. Le choix du rat est préféré à la souris pour la plus grande taille du cerveau, au regard de la résolution limitée de la TEP. Selon le modèle d’anorexie mentale chronique, des rats femelles de 8 semaines seront utilisées. Ainsi, nous pourrons suivre l’impact de la nourriture sur leur développement et influencer leur perte de poids permettant de créer un modèle d’anorexie mentale chronique se rapprochant de ce qui est observé chez l’humain. Le choix de rates adolescentes est motivé par le fait que l’anorexie mentale est fréquemment observée chez la femme entre 15 et 17 ans.

L'atteinte d'un point limite déclenche les mesures inscrites sur une fiche d'observation, jusqu'à la mise à mort. 1 000 souris et 600 rats vont être utilisés, tous tués, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des candidats médicaments par l'abdomen, la bouche, la peau, la veine ou le muscle, subissent des prélèvements de sang parfois sans anesthésie, puis une perfusion intracardiaque avant que leur cerveau soit prélevé pour enregistrer l'activité électrique de coupes cérébrales. Le porteur présente ces essais comme un moyen d'accélérer le développement de médicaments contre les maladies du cerveau, sans nommer les composés testés ni les pathologies visées, et prévoit d'utiliser des animaux de 3 à 95 semaines.

Objectifs

Les maladies du cerveau sont un fléau dans notre société. Le développement de nouveaux médicaments est un processus long et coûteux. Afin d’accélérer le développement de nouveaux médicaments, il est crucial de déterminer l’efficacité et la toxicité des candidats médicaments le plus tôt et le plus rapidement possible. Dans ce cadre, l’objectif de ce projet est de tester l'efficacité de candidats médicaments en développement sur l’activité électrique neuronale. Pour ce faire, des candidats médicaments seront administrés à des rongeurs (souris et rats) et leur effet sur l’activité électrique des cellules neuronales sera évalué par la technique d’électrophysiologie, sur coupes cérébrales.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de mieux comprendre l’effet de candidats médicaments sur la physiologie des cellules neuronales, dans le but de développer de nouvelles approches thérapeutiques chez l’Homme afin de traiter les pathologies cérébrales.

Procédures

Administrations : intrapéritonéale : 5 secondes, orale : 5 secondes, sous cutanée : 5 secondes, intraveineuse : 10 secondes, intramusculaire : 5 secondes Prélèvements sanguins : avec anesthésie légère par administration du mélange d’anesthésiques/analgésiques (10 secondes), anesthésie par inhalation (induction maximum 3 minutes) ou sans anesthésie, 5 secondes. Euthanasie : Administration du mélange d’anesthésiques/analgésiques (10 secondes), anesthésie par inhalation (induction maximum 3 minutes), perfusion intracardiaque d’un liquide physiologique (30 secondes), euthanasie pour prélévement du cerveau (3 secondes).

Impact sur les animaux

Les administrations et prélèvements peuvent induire un certain niveau de stress, et potentiellement une douleur modérée, qui seront limités par la maitrise des gestes techniques. Suite à l’administration des composés à tester, il se peut que des signes légers d’inconfort ou d’intolérance se manifestent (rougeur, gonflement...).

Devenir

Les animaux seront tous euthanasiés afin de réaliser les coupes cérébrales et procéder aux enregistrements de l’activité cérébrale sur ces coupes.

Remplacement

Les neurones et leur modulation peuvent être étudiés sur des coupes cérébrales de rongeurs par électrophysiologie. Ces approches expérimentales ne peuvent pas être remplacées par des méthodes substitutives type approche in sillico / in vitro ou culture cellulaire. L'étude de l'effet de composés en développement et une meilleure compréhension des pathologies du système nerveux central nécessitent donc l'administration de composés sur un organisme entier.

Réduction

Le nombre de souris a été réduit autant que possible, tout en étant suffisant pour l'obtention de résultats exploitables. L'évaluation du nombre d'animaux nécessaire a été effectuée par un programme adapté, (10 animaux par groupe / entre 2 et 10 groupes par étude et par espèce). Les résultats seront analysés par des tests statistiques. Nous adapterons les tests statistiques en fonction des observations.

Raffinement

Les animaux plus âgés pourront être placés individuellement pour éviter le risque de bagarre dès leur arrivée, suite à un retour d’expérience et conformément aux recommandations de l’éleveur. Ils resteront toujours en contact visuel et olfactif. Avant toute administration, une période d’acclimatation des animaux d’au moins 5 jours sera respectée. Un suivi quotidien des animaux sera effectué sans exception (Week-ends & jours fériés), les animaux seront pesés une fois par semaine dès la fin de la période d’acclimatation par les expérimentateurs pour suivre l’état de santé général. En particulier, ils seront observés après chaque geste technique (administration, prélèvement), afin de s’assurer de l’absence d’effet indésirable inattendu. En cas d’altération de l’état de l’animal, la surveillance sera rapprochée et il sera soigné selon les recommandations du vétérinaire et en accord avec le directeur d’étude. Ce suivi nous permettra de déceler précocement tout signe de souffrance ou d’angoisse et nous appliquerons strictement les points limites définis. Les animaux seront évalués grâce à la fiche d’observation /points limites et l’atteinte d’un point limite entrainera les actions documentées dans cette fiche. Lors des prélèvements sanguins réalisés par du personnel compétent et qualifié, les animaux pourront être sous anesthésie générale. Une alternance ou rotation des sites d’injection peut être mise en place si les traitements sont sur plusieurs jours pour les différentes voies d’administrations. Afin de respecter le cycle adopté chez le fournisseur et pour des raisons d’études scientifiques, certaines études seront réalisées en cycle inversé jour / nuit pour que le rythme de l’animal soit le moins perturbé possible.

Choix des espèces

Nos expérimentations sont réalisées chez la souris et le rat, dont l’étude est extrêmement répandue au sein des laboratoires de recherche en Neurosciences, rendant les résultats pertinents pour la communauté scientifique nationale et internationale. Ces rongeurs, de petite taille et d’élevage facile, possèdent un système nerveux dont le développement est extrêmement proche de celui du système nerveux humain, et dont l’organisation, certes simplifiée, est suffisamment complexe. Ils constituent des modèles de choix pour l’étude des mécanismes du fonctionnement cérébral. Ils constituent des modèles de choix pour l’étude des mécanismes du fonctionnement cérébral. Les animaux seront utilisés de l'âge de 3 semaines à 95 semaines, afin de couvrir tous les âges, du jeune à l'adulte âgé.

Quinze minutes : une injection d'anesthésique dans l'abdomen, puis une chirurgie qui ne se termine pas par un réveil. 800 souris vont être utilisées ainsi, toutes tuées pour que leur cerveau soit prélevé, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le projet cartographie l'innervation de l'hypothalamus, centre de régulation du comportement alimentaire et social, en comparant des souris sans flore intestinale et des souris de souche classique à 14, 21 et 56 jours de vie. Le porteur annonce des lots de 10 souris par condition, ce qui laisse l'essentiel des 800 animaux sans justification chiffrée, et écrit par ailleurs que la procédure "n'induit pas de nuisances sur les animaux".

Objectifs

Le cerveau est divisé en différentes régions, noyaux et sous-noyaux produisant de nombreux neuropeptides avec son rôle propre dans le comportement de l’hôte. L’hypothalamus est le centre de régulation du comportement motivationnel : alimentaire, social. Il produit des neuropeptides et des récepteurs qui vont influencer le comportement motivationnel de l'hôte. Des mutations des gènes produisant ces neuropeptides ou récepteurs peuvent influencer ces comportements. L'objectif du projet est d'étudier l'innervation de l'hypothalamus par différentes populations neuronales impliquées dans le comportement motivationnel (comportement alimentaire, comportement social notamment), en conditions normale et pathologiques.

Bénéfices attendus

Une meilleure visualisation et l’établissement d’une cartographie des cellules nerveuses exprimant ces différents peptides et récepteurs permettra de mieux appréhender les mécanismes de communication neuronale, et ce chez différentes espèces ayant des métabolismes et comportements différents (sociaux, alimentaires). Une quantification des neurones positifs peut être faite pour comparer l’expression entre les souches. Une quantification de l’expression des peptides et récepteurs permettra de compléter ces datas et de comparer entre les souches l’expression des ARN messagers.

Procédures

Les animaux soumis à la procédure 1 recevront une injection intra-péritonéale d'anesthésique/analgésique, suivie d'une chirirgie terminale sous anesthésie générale. La procédure complète dure 15 minutes à compter de l'injection. cette procédure n'induit pas de nuisances sur les animaux.

Impact sur les animaux

Les animaux seront soumis à une douleur au niveau du site d'injection et a un éventuel stress dû à la contention nécessaire à la réalisation des injections. Cependant, les gestes étant réalisés par des personnes habilités et habitués à ces procédures, la durée et l'intensité de ces effets sera minime, 2 minutes maximum.

Devenir

Mise à mort pour prélèvements d'organes pour des études histologies

Remplacement

Les techniques de prélèvement du cerveau pour des etudes d'histologie et d'imagerie sont à ce jour irremplaçables pour observer les projections neuronales entre les différentes régions cérébrales. Ce sont des techniques classiques utilisées en neurosciences, tant pour observer l’expression génique que l’expression protéique. Des méthodes in vitro existent pour étudier la structure et le fonctionnement d'un organe en condition physiologique et pathologique. Nous pouvons notamment citer les techniques d'organes sur puce (organ on chip), qui sont tout à fait pertinentes pour étudier les effets de molécules / médicaments sur l'organe ainsi que réaliser des tests de toxicité sur le tissu. Cependant, dans le cadre de ce projet, nous souhaitons observer les différentes structures anatomiques (noyaux neuronaux) et l'architecture mise en place dans le cerveau pour relier les différents noyaux (fibres), ce qui n'est pas reproductible in vitro. De plus, nous souhaitons également voir l'impact du microbiote intestinal sur le développement du cerveau (souris axéniques vs souris C57Bl6), impliquant 2 organes, ce qui est actuellement pas reproductible in vitro.

Réduction

Afin de limiter le nombre d’animaux, des marquages multiples seront réalisés sur un même tissu. De plus, l’utilisation de ce type de modèles animaux permet de réduire le nombre de souris utilisées puisque le génotype est plus garanti que via des mutations spontanées. De mêle pour les études d'expression génique, plusieurs marqueurs peuvent être ciblés par tissu. Pour limiter le nombre d'animaux utilisés, les marquages seront analysés sur des lots de 10 souris par condition. Ces effectifs nous assureront d’obtenir des données statistiquement comparables. Nous allons quantifier le nombre de cellules positives par région, et comparer les différences entre les conditions (age et sexe). Nous évaluerons aussi la densité des fibres nerveuses positives, chaque noyau possédant plusieurs projections neuronales. Les 30 animaux par sexe correspondent donc à 10 souris à P14, 10 à P21 et 10 à P56.

Raffinement

Les conditions d’élevage et de manipulation des animaux seront raffinées pour réduire au maximum la douleur, la souffrance et l’angoisse éventuelle des animaux. Les animaux seront maintenus à trois à cinq par cage pour éviter tout isolement social et leur environnement sera enrichi (présence de matériel pour construire un nid). Pendant toute la durée du séjour, les animaux seront suivis quotidiennement pour déceler tout signe de souffrance. Parmi ces signes, seront notamment relevés : perte de poids importante (20% du poids initial), posture « dos voûté », prostration, plaies, poil terne, vocalisations anormales, agressivité. Si l’un de ces signes ou combinaison de signes apparaît, le suivi de l’animal sera renforcé. Si l’état de l’animal s’aggrave dans les heures qui suivent ou ne s’améliore pas dans les 24h, il sera considéré qu’un niveau de souffrance intolérable est atteint et une mise à mort sera réalisée. L’ensemble des actes pouvant entrainer une douleur sera réalisé sous anesthésie (locale ou générale). Bien que la mise au point de ces modèles animaux soit couteuse, cela permet d’éviter la souffrance des animaux induite par l’administration des toxines.

Choix des espèces

Seule l’utilisation d’un modèle mammifère entier, donc in vivo chez l’animal, peut nous permettre de comprendre de façon globale l’organisation des neuropeptides dans un tissu entier. La souris présente de nombreux avantages pour l’élevage en animalerie : taille et coûts d’entretien réduits, fortes performances reproductives. De plus, la souris est un modèle animal largement utilisé pour les études physiopathologiques liées à la prise alimentaire, le comportement social, permettant ainsi une comparaison aisée de nos données avec celles d’autres équipes. Nous étudierons les animaux avant le sevrage (P14) ainsi qu’au sevrage à P21 et à l'age adule P56, afin d’observer le processus de développement chez les jeunes animaux et comparer les circuits hypothalamiques qui se développement principalement après le sevrage.

Des souriceaux de 7 à 10 jours ont l'extrémité de la queue coupée sur moins de 2 mm, à vif, pour être génotypés. D'autres, nouveau-nés, sont endormis par hypothermie dans la glace avant un geste chirurgical sans réveil. 11 712 souris vont être utilisées au total, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour comprendre comment trois gènes provoquent les mouvements miroirs congénitaux, une maladie humaine rare sans traitement. Le porteur chiffre à dix le nombre d'animaux par génotype, sans préciser en quoi consiste le geste chirurgical pratiqué sur les nouveau-nés.

Objectifs

Le syndrome des mouvements miroirs congénitaux (MMC) induit chez le sujet un mouvement incontrôlé d'une main qui mime le mouvement volontaire réalisé par la main opposée. Les personnes présentant des mouvements miroirs ne sont pas capables d'effectuer des tâches motrices unimanuelles pures, comme écrire et ont des difficultés pour les tâches bimanuelles nécessitant un contrôle indépendant des deux mains, comme ouvrir un pot de confiture. Il s'agit d'une maladie génétique rare dans laquelle les mouvements miroirs sont la seule manifestation clinique. Trois gènes sont connus à ce jour pour être impliqués dans cette maladie mais leur rôle n'est pas clairement identifié. L’objectif de ce projet sera d'identifier le mécanisme par lequel ils influent sur l'apparition de cette pathologie.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra des avancées importantes dans la compréhension des mécanismes de mise en place des axones des neurones impliqués dans le contrôle des mouvements volontaires et des fonctions dans le système nerveux central d’une protéine impliquée dans la réparation de l’ADN (constituant principal des chromosomes). A plus long terme et au-delà des connaissances fondamentales sur le développement du système permettant la réalisation des mouvements volontaires, nous espérons clarifier la pathogenèse des Mouvements en Miroir Congénitaux (MMC) et proposer de nouvelles hypothèses de travail pour la recherche clinique dans le champ des maladies du mouvement. En effet, l'étude de modèles animaux et cellulaires reproduisant les défauts génétiques impliqués dans les MMC clarifiera la pathogenèse de ce trouble. Cela est important car il n'existe actuellement aucun traitement, et certains patients ont une incapacité significative dans les activités de la vie quotidienne, des douleurs aux membres supérieurs, une inhibition psychosociale et une perte d'estime de soi en raison de la maladie. Enfin, l’étude des mutations détectées chez les patients atteints de MMC de la protéine connue pour son rôle dans la réparation de l’ADN pourrait également intéresser le domaine de la réparation de l'ADN et du cancer.

Procédures

Un prélèvement de moins de 2mm de l’extrémité de la queue sera réalisé sur animaux vigiles entre leur 7ème et leur 10ème jour de vie postnatale pour identification génique. Ce geste sera réalisé une seule fois et n’excèdera pas 2 minutes par animal. Certains animaux de ce projet présentent une ataxie (altération de la coordination des mouvements), ils seront euthanasiés dès l'apparition des signes. Les animaux seront euthanasiés par une méthode règlementaire. Les nouveau-nés recevront un antalgique avant d’être profondément endormis par hypothermie dans la glace et d’être soumis à un geste chirurgical sans réveil (durée moins de 2 minutes). Ils ne seront pas en contact direct de la glace. Certains mâles seront isolés entre deux accouplements (4 mois maximum, isolement intermittent avec mise en accouplement 1 fois par semaine au moment de la génération des petits), cela pourra générer un stress.

Impact sur les animaux

Lors de la génération des animaux expérimentaux, l’isolement des mâles pour la réalisation des accouplements contrôlés pourra générer un stress. Le prélèvement de l’extrémité de la queue, pour connaitre le patrimoine génétique des animaux, peut générer une légère et brève douleur. Certains animaux de ce projet présentent une ataxie (altération de la coordination des mouvements). Ils ont ainsi des difficultés à maintenir leur posture et à se déplacer, ce qui peut générer un stress. Ils seront euthanasiés dès l’apparition des signes. L’anesthésie par le froid même sous analgésie pourra générer un stress. Toutes les contentions des animaux lors des manipulations engendreront un stress pour les animaux.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à la fin du projet soit parce que ce sont : i) des animaux non porteurs des génotypes d’intérêt pour notre étude, des reproducteurs qui atteindront un âge avancé (12 mois) et ne pourront donc plus être des reproducteurs, iii) des animaux expérimentaux pour l’analyse de leur cerveau.

Remplacement

Les neurones impliqués dans ce syndrome et qui contrôlent les mouvements volontaires ont leur corps cellulaire dans le cortex et leur axone va jusque dans la moelle épinière. Pendant le développement, ces axones traversent de nombreuses régions du cerveau. Il n’est pas possible d’étudier un faisceau qui traverse d’aussi nombreuses régions dans des modèles de culture cellulaire. Une fois les acteurs déterminés, nous étudierons les mécanismes moléculaires à l’aide de modèles de cultures cellulaires pour limiter le nombre d’animaux utilisés.

Réduction

Le nombre total d’animaux du projet sera de 11712. Pour le maintien de lignées et l’expérimentation, nous avons adapté les croisements en fonction de la complexité des lignées et des objectifs pour générer le moins d’animaux possible. Dès le nombre d’animaux reproducteurs ou expérimentaux atteint, nous arrêterons de générer de nouveaux animaux. Pour la partie expérimentale, des expériences préliminaires ont permis d’estimer à 10 le nombre d’animaux par génotype (calcul de puissance) pour obtenir des résultats statistiquement concluants. Nous optimisons ainsi la composition des groupes d'animaux en restreignant leur effectif tout en garantissant l'obtention de résultats statistiquement concluants. Par exemple dès que nous aurons obtenus le nombre de 10 petits par génotype et par âge, nous ne générerons plus d’animaux pour la partie expérimentale. Nous avons calculé un nombre théorique d’animaux pour le rafraîchissement en suivant les bonnes pratiques en élevage. Les souris d’une même lignée sont comme une grande famille avec des caractéristiques spécifiques héritées. Si une mutation génétique survient dans cette famille, elle peut devenir plus importante à cause des croisements entre membres de cette famille. Pour éviter cela, nous ajoutons de nouveaux membres à la famille avec un patrimoine génétique connu. Pour chaque croisement, le calcul du nombre de petits à générer a été optimisé.

Raffinement

Les animaux seront hébergés sous la surveillance de zootechniciens et du vétérinaire désigné. L’hébergement des animaux sera réalisé conformément à la directive européenne 2010/63/UE en termes d’espace et d’environnement, à savoir pas plus de 5 souris adultes par cage, la température et l’hygrométrie sont contrôlées journellement, les souris seront soumises à un cycle lumière- obscurité de 12h avec transitions progressives avec un accès libre à la nourriture et à l’eau. Pour l’enrichissement, du matériel pour réaliser un nid végétal sera placé dans la cage ainsi que du matériel à ronger (bâtonnet en bois). Pour les accouplements, une maisonnette est ajoutée. Les souris seront observées quotidiennement. Des points limites sont définis et respectés de manière à éviter toute souffrance des animaux. Dans le cadre des mâles isolés des maisonnettes voire du kraft seront ajoutés comme enrichissement complémentaire. Les 2 manipulations pour l’identification et le prélèvement de l’extrémité de la queue des animaux sont réalisées au même moment pour limiter le nombre de manipulations des souriceaux. Elles seront sont réalisés par des personnes compétentes dans un endroit calme et dédié. Les souriceaux des portées de la lignée présentant un phénotype dommageable seront surveillés plus spécifiquement au moment de la mise en place de la locomotion. En effet, certains petits de cette souche mutante peuvent présenter un problème de coordination de leur mouvement qui les empêchent de se déplacer correctement. Les petits présentant ce signe clinique seront systématiquement euthanasiés. Les souriceaux endormis par le froid ne seront pas en contact direct avec la glace, ils seront dans un gant nitrile et recevront au préalable une injection d’analgésique. Pour assurer la reproductibilité et la validité de nos études, nous rafraîchirons régulièrement le patrimoine génétique de nos lignées afin de les garder aussi génétiquement similaire que possible aux lignées contrôles.

Choix des espèces

Les souris sont des rongeurs, et comme les écureuils, elles utilisent leurs deux pattes avant pour effectuer des tâches complexes, comme manipuler de la nourriture. Les neurones qui contrôlent les mouvements volontaires fins chez les souris sont similaires à ceux que nous avons chez les humains. L’étude de ces neurones chez la souris représente un bon modèle pour mieux comprendre le syndrome des mouvements en miroir. Chez les souris, nous pouvons créer des modèles génétiques spéciaux qui nous permettent de comprendre comment certains gènes influencent certaines parties de leur cerveau. Ces modèles sont utiles car ils nous aident à éviter des mutations génétiques trop graves, tout en nous permettant d'analyser précisément comment un gène particulier fonctionne dans une région spécifique du cerveau. Dans cette étude, des souris femelles ou mâles seront étudiées à 3 stades. Pendant la période embryonnaire, moment où les premiers axones du faisceau que nous étudions traversent des régions importantes du cerveau pour leur développement. A la naissance l’âge où ces premiers axones traversent la ligne médiane et arrivent dans la moelle épinière. A l’âge adulte entre 3-4 mois. Les animaux reproducteurs auront entre 3 et 12 mois (maximum).