Système nerveux
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Generation de lignées transgéniques pour étudier la formation de l’organe olfactif chez le poisson zébre
- Recherche fondamentale
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- Système nerveux
1 312 poissons zèbres sur 2 920 vont être tués parce qu'ils ne portent pas le bon génotype, les 1 608 autres étant gardés pour la reproduction, dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Certains individus issus de douze des trente lignées créées subissent une biopsie de moins de deux minutes, seul geste invasif prévu, suivie d'un isolement de moins de trois jours. Les adultes ne servent qu'à produire des embryons, dont le développement externe permet l'imagerie à haute résolution sur le vivant. Le porteur présente ce modèle comme permettant la transgenèse "sans sacrifier l'animal ni lui infliger de douleur", dans un projet qui prévoit la mise à mort de 1 312 poissons au tri génotypique.
Objectifs
Notre projet vise à caractériser les mécanismes gouvernant la mise en place du système olfactif en utilisant le poisson zèbre Danio rerio comme organisme modèle. Afin de pouvoir étudier les cascades moléculaires et génétiques en action au cours du développement de cette structure, il nous faut altérer ou visualiser l'activité de gènes d'intérêt. Nous utilisons la transgénèse et la mutagenèse dirigée pour établir des lignées mutantes ou transgéniques stables. Nos recherches se focalisent sur la mise en place précoce du système olfactif dont les évènements interviennent avant 5 jours de développement embryonnaire. Nous génèrerons 30 nouvelles lignées pour visualiser les étapes précoces de la formation de notre structure d'intérêt et pour analyser le rôle de ces gènes candidats dans la mise en place précoce du système olfactif.
Bénéfices attendus
Le projet nous permettra d’établir de nouvelles lignées transgéniques et mutantes qui nous servirons à mieux comprendre la mise en place de l’organe sensoriel olfactif. De plus ces lignées seront accessibles à toute la communauté scientifique pour comprendre plus largement le rôle des molécules d’adhésion jonctionnelle, d'enzymes ou pour établir un modèle poisson zèbre de développement des neurones dopaminergiques impliqués dans de nombreux processus et pathologies.
Procédures
Certains individus issus de 12 lignées générées, pourront subir une biopsie. Le temps total de la procédure sera le plus court possible (moins de 2 min). Le prélèvement sera le seul geste invasif faits sur les animaux et une seule fois dans leur vie.
Impact sur les animaux
Les animaux générés par transgénèse seront observés et sélectionnés dès le 1er jour, ainsi toutes malformations du développement seront écartées rapidement. Ils seront suivis journalièrement, afin de détecter le plus précocement possible tous signes de souffrances, et ce sur 2 générations. Les individus issus de certaines lignées mutantes homozygotes, pourront présenter précocement des signes cliniques liés à l'âge. Le prélèvement de tissu invasif peut provoquer un stress lié à la manipulation (quelques secondes) et à l'isolement (
Devenir
Les animaux n'ayant pas le bon génotype seront mis à mort. Les autres animaux seront conservés à des fin de reproduction.
Remplacement
Des recherches ont montré que le poisson zèbre possède 71 pourcents de gènes similaires aux gènes humains parmi lesquels 86 pourcents sont liés à des maladies humaines, cela en fait donc un très bon modèle pour comprendre le développement de l’organe olfactif et la modélisation des maladies humaines. De plus, le fait que les œufs de cette espèce soient transparents et accessibles la rend plus intéressante pour l’injection, le suivis du développement embryonnaire et l’imagerie sur le vivant. C’est pourquoi notre projet est de générer de nouvelles lignées de poisson zèbre. L’espèce animale et notamment l’organisme entier utilisé ne peut donc être remplacée. Cela nécessite une approche in vivo sur l’animal.
Réduction
L'équipe s'intéresse uniquement à des processus embryonnaires. Par conséquent, les poissons adultes gardés au laboratoire sont consacrés uniquement à la reproduction et ne sont soumis à aucune expérimentation. Le nombre d'individus hébergés correspond au nombre minimal nécessaire au maintien des lignées et à la production d'œufs nécessaires à notre expérimentation. Nous prenons soin de faire évoluer nos protocoles expérimentaux afin de réduire le nombre d’individus hébergés dans l’animalerie. Notamment, l’amélioration récente de nos techniques de mutagénèse, nous a permis de réduire drastiquement le nombre de fondateurs nécessaires à l’établissement de nouvelles lignées. Nous utilisons les individus hétérozygotes comme "contrôles équivalents" pour avoir dans un même croisement d'individus hétérozygotes tous les génotypes d'intérêt pour nos expérimentations. Enfin, nous pouvons générer des individus adultes porteurs de transgènes et de mutations pour réduire le nombre d'adultes utilisés dans nos expérimentations.
Raffinement
Tout est fait dans ce projet pour que nos adultes soient dans les meilleures conditions pour pouvoir se reproduire afin que nous obtenions nos précieux embryons. De plus, nous utilisons principalement des méthodes non invasives d'imagerie de l'embryon en temps réel sur du vivant pour comprendre la formation de l'organe sensoriel olfactif à l'aide de lignées transgéniques fluorescentes qui marquent le territoire olfactif et les différentes populations cellulaires qui le composent.
Choix des espèces
Notre équipe s’intéresse à comprendre les mécanismes génétiques et morphomètriques régissant la mise en place du système olfactif dont la perturbation peut conduire chez l’Humain à des pathologies allant de la stérilité à l’anosmie. L’utilisation d’une approche in vivo sur un animal vertébré est nécessaire pour comprendre ces processus dynamiques et complexes. Le poisson zèbre présente de nombreux avantages dont la possibilité de procéder à de l'imagerie « in vivo » à haute résolution grâce à la transparence de ses embryons. Ce modèle, permet également aisément et de façon non-invasive, le recourt à la transgénèse ainsi qu’à la mutagénèse dirigée pour établir les lignées mutantes ou transgéniques stables nécessaires à la dissection des processus moléculaires impliqués. De plus, contrairement, aux autres modèles génétiques vertébrés, les poissons ont un développement embryonnaire externe, ce qui permet d'avoir accès à ses embryons facilement, et surtout sans sacrifier l'animal ni lui infliger de douleur. L'ensemble de nos processus développementaux d'intérêt et donc de nos expérimentations se déroulent entre le stade 1 cellule (oeuf) et 4 jours après la fécondation, stade auquel les larves de poissons zèbre ne sont pas encore autonomes. En effet, la mise en place du système olfactif s'effectue entre 12 heures post fécondation (hpf) et 36hpf. Les adultes sont utilisés uniquement à des fins reproductives.
Etude des effets cérébraux de l’induction de troubles du spectre autistique par exposition précoce à un polluant chez le rat (EU 1/2)
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Gavées quotidiennement pendant 42 jours avec un retardateur de flamme, ou injectées au douzième jour de gestation avec un médicament de référence, 30 rattes ouvrent ce projet qui utilise 362 rats au total, dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Leurs 300 petits subissent des tests d'activité de 72 heures, d'anxiété de 10 minutes et d'interactions sociales de 30 minutes, puis une séance d'imagerie cérébrale sous anesthésie après injection d'un traceur radioactif, avant d'être tués à 10, 21 ou 80 jours pour prélèvement des tissus. Les portées de plus de dix ratons sont réduites, les surnuméraires étant tirés au sort puis placés dans une autre portée ou tués. Les 32 rats du test de sociabilité et les 30 mères restent en vie et pourront être réaffectés à d'autres projets.
Objectifs
Les Troubles du Spectre Autistique se caractérisent par des difficultés de communication et des comportements répétitifs. La génétique n'explique que 25 % des cas, ce qui suggère que des facteurs environnementaux, comme les polluants chimiques, jouent un rôle important. Les retardateurs de flamme sont identifiés comme substances préoccupantes en raison de leurs effets toxiques pour le cerveau. Des recherches précédentes ont montré que l'exposition à un de ces polluants pendant la gestation et la lactation provoque des comportements autistiques et des altérations cérébrales chez les jeunes rats, comparables à celles observées dans un modèle d’autisme induit par un médicament utilisé comme modèle de référence. Ces dommages comprennent une inflammation du cerveau et des changements dans la façon dont les cellules nerveuses communiquent entre elles. Pour étudier plus en détail ces effets, ce projet visera à utiliser une technique d'imagerie chez des jeunes rats exposés à ce polluant ou au médicament de référence. Un traceur sera utilisé pour mesurer l'activité métabolique du cerveau afin de mieux comprendre les mécanismes cérébraux associés à ces troubles. Des prélèvements seront effectués à plusieurs âges afin de suivre l’évolution de cette activité et de l’inflammation au cours de la maturation cérébrale et de l’installation des comportements de type autistique. Ce projet se déroulera dans deux établissements utilisateurs, l’animalerie 1/2 sera en charge de la mise en place du modèle animal et l’animalerie 2/2 de l’imagerie cérébrale.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à mieux comprendre les effets d’un polluant chimique sur le développement du cerveau. Il permettra d’identifier, à l’échelle du cerveau entier, les régions et les fonctions cérébrales pouvant être altérées après une exposition, ainsi que les liens possibles entre ces différentes modifications. Les connaissances obtenues contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans les Troubles du Spectre Autistique. À plus long terme, ces résultats pourront soutenir la mise en place de mesures de prévention adaptées, en particulier pour les populations les plus vulnérables telles que les femmes enceintes et les jeunes enfants.
Procédures
Femelles gestantes : Administration quotidienne par gavage (1 minute) du polluant ou de l’huile servant de contrôle pendant 42 jours, couvrant les périodes de gestation et de lactation. Injection (30 secondes) du médicament de référence induisant des troubles du spectre autistique ou du contrôle (eau injectable) une seule fois au 12ème jour de gestation. Descendants : La réalisation des tests comportementaux pour évaluer les niveaux d’activité (1 fois, 72 heures), d’anxiété (1 fois, 10 minutes) et d’interactions sociales (1 fois, 30 minutes). Imagerie cérébrale : Une séance d'imagerie cérébrale sous anesthésie (1 fois, 30 minutes) après administration d’un traceur radioactif (1 fois, 5 minutes d’anesthésie), pour mesurer l’activité métabolique cérébrale.
Impact sur les animaux
Les nuisances/effets indésirables attendus sont les suivants : Pour les femelles gestantes : La piqure d’aiguille pour l’injection intrapéritonéale du médicament de référence entraine un stress physique mineur et une douleur légère de courte durée (1 fois). L’administration du polluant par gavage (42 fois) et l’habituation à la technique (7 fois) entraine un stress physique mineur de courte durée. Pour les descendants : L’existence d’un phénotype comportemental de type autistique entraine un risque d’anxiété accru. - La réalisation des tests comportementaux (3 tests) entraine un stress physique mineur. - L’anesthésie entraine une stress physique mineur de courte durée et un risque léger d’hypothermie. - La mise à jeun des animaux avant les imageries entraine un risque d’hypoglycémie.
Devenir
En cas de portées trop nombreuses (supérieures à 10 ratons), celles-ci seront réduites en plaçant des ratons surnuméraires tirés au sort dans d’autres portées d’effectifs plus faibles (< 10) ou en les euthanasiant. Dans ce cas, les tissus seront prélevés pour des analyses. L’ensemble des rats nés dans cette étude (300) sera euthanasié à 10, 21 ou 80 jours de vie pour analyses des tissus. Enfin les 32 rats ayant participé aux tests de sociabilité ainsi que les femelles ayant servi à la reproduction (30) seront maintenus en vie et pourront être réaffectés à d’autres projets.
Remplacement
L'utilisation d'animaux est essentielle pour reproduire la complexité des Troubles du Spectre Autistique observés chez l'Homme. Le modèle d’autisme utilisé dans ce projet est reconnu et validé chez les rongeurs, il permet de créer des troubles comportementaux et cérébraux similaires à ceux observés chez l'Homme. Les deux modèles qui seront utilisés (celui exposé au polluant objet de l’étude et le modèle de référence des troubles du spectre autistique) permettront d’utiliser l'imagerie cérébrale pour étudier les effets d'un polluant et comprendre le lien avec le développement de l’autisme. Cette imagerie nécessite l'étude de l'activité cérébrale d'animaux vivants.
Réduction
Compte-tenu des objectifs de l’étude (développement de Troubles du Spectre Autistique chez la descendance par exposition maternelle à un polluant), la portée doit être considérée comme l’unité statistique. Le nombre d’animaux par groupe a été défini comme le nombre minimum nécessaire pour être en mesure de mettre en évidence une différence statistiquement significative sur les paramètres étudiés. Ainsi, ce projet inclura un total de 30 rat femelles gestantes ainsi que leurs descendants. Chaque portée sera limitée à 10 ratons, soit 300 jeunes. À ce nombre il convient d’ajouter 32 rats (16 femelles et 16 mâles) qui seront utilisés dans le test de sociabilité. Ce protocole impliquera donc au total 362 animaux. Parmi ces animaux, 54 réaliseront des tests comportementaux puis 37 réaliseront les analyses d’imagerie. Les autres ratons des portées seront utilisés pour prélever des tissus et réaliser des analyses ultérieures.
Raffinement
Dans l’EU1/2, les femelles gestantes et allaitantes seront hébergées avec leurs petits jusqu'à 21 jours après la naissance. Ensuite, les jeunes rats resteront ensemble sans leur mère entre 21 et 28 jours pour maintenir leurs liens sociaux. À 28 jours, les rats seront séparés par sexe. Les tests comportementaux seront effectués durant la nuit, période d'activité naturelle des rats. Les animaux seront surveillés quotidiennement pour s'assurer de leur bien-être en accord avec une grille de score adaptée, et manipulés par un personnel entraîné afin de réduire le stress. À 50 jours, les rats seront transportés dans des cages prévues à cet effet vers l'animalerie de la plateforme d'imagerie EU2/2, et hébergés avec des conditions similaires à leur habitat précédent pour minimiser les perturbations. Les examens d’imagerie seront réalisés sous anesthésie générale, en suivant des protocoles rigoureux adaptés à chaque animal. Le radiotraceur sera injecté par du personnel qualifié, avec des doses précises. Pendant l’imagerie, l'anesthésie sera surveillée en temps réel pour assurer la sécurité des animaux. Après la procédure, les rats seront surveillés attentivement dans un environnement calme pour une récupération rapide et sans complications. Après la décroissance de la radioactivité, les animaux seront transportés dans des cages prévues à cet effet pour retourner dans l’EU1/2.
Choix des espèces
Les caractéristiques comportementales du rat, en particulier du point de vue du comportement social font que cette espèce est à privilégier pour l’étude du comportement et l’induction des modèles de Troubles du Spectre Autistique par le médicament de référence ou l’exposition au polluant. Les femelles pour la reproduction seront utilisées au même stade de maturité (11–12 semaines) que dans les études antérieures, afin d’assurer la comparabilité des résultats. Les descendants seront étudiés à différents stades : 10, 21 et 80 jours après la naissance. L’évaluation des modifications métaboliques au moyen de la technique d’imagerie cérébrale aura lieu à 60 jours de vie postnatale. Les âges postnataux de 10 et 21 jours ont été choisis car ils correspondent à une période clé du développement cérébral chez les rongeurs, marquée par une forte formation de connexions entre les neurones, juste avant leur réorganisation autour de 21 jours. La période de 60 à 80 jours correspond quant à elle à une période où les comportements de type autistique sont pleinement établis.
Huile essentielle, respiration et stress : du comportement au mode d’action cellulaire chez le rat
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour tester si l'odeur de lavande apaise le stress, 108 rats vont être exposés à un bruit destiné à les faire sursauter, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Chaque rat respire une odeur pendant vingt minutes par jour, cinq jours de suite, puis subit une session de trente minutes de réflexe de sursaut acoustique, seul effet indésirable que le porteur reconnaît. Il affirme que ce stress se limite à une seule session et n'entraîne pas de douleur, et que les organoïdes ne reproduisent ni les connexions cérébrales ni la respiration. Tous les rats seront tués pour le prélèvement de leur cerveau ou de leur liquide céphalo-rachidien, afin de chercher le passage des composés de l'huile essentielle du nez vers le cerveau.
Objectifs
Le système olfactif joue un rôle important dans la régulation des émotions et du système nerveux autonome (qui contrôle notamment la respiration et le rythme cardiaque). Cela s’explique par ses interactions étroites avec la respiration, ses connexions avec des régions du cerveau impliquées dans les émotions, ainsi que par l’activation de voies nerveuses sensibles à certaines odeurs, qui peuvent aussi influencer ces fonctions. Les odeurs, et en particulier les huiles essentielles, pourraient avoir des effets apaisants sur la respiration, la variabilité de la fréquence cardiaque et l’activité cérébrale. Ce projet vise à étudier, chez le rat, l’effet spécifique de l’huile essentielle de lavande sur la réponse au stress et sur les régions cérébrales impliquées, en comparaison avec une odeur contrôle et une condition sans odeur. Il vise également à explorer le passage éventuel de certains composés de cette huile du nez vers le cerveau, notamment dans le liquide céphalo-rachidien. Le premier objectif est de tester l’hypothèse selon laquelle l’exposition à l’huile essentielle de lavande diminue le stress, en s’accompagnant d’une respiration plus lente et plus profonde, ce qui refléterait une modulation du système nerveux autonome. Pour cela, des groupes distincts de rats seront exposés de manière répétée soit à l’huile essentielle de lavande, soit à une odeur contrôle, soit à l’absence d’odeur. Une tâche de réflexe de sursaut acoustique sera ensuite utilisée pour évaluer leur niveau de stress. Les résultats attendus incluent une adaptation plus rapide à la stimulation sonore (traduite par une diminution du réflexe de sursaut), ainsi qu’une respiration plus lente et plus profonde chez les animaux exposés à l’huile essentielle. Nous attendons également une activation plus importante de certaines régions du cerveau impliquées dans la perception des sensations internes et le contrôle de la respiration, mise en évidence par un marquage de l’activité des cellules cérébrales. Le second objectif est d’évaluer le passage éventuel de composés de l’huile essentielle dans le liquide céphalo-rachidien. Les résultats attendus incluent la détection d’au moins un des principaux composants de l’huile dans le liquide céphalo-rachidien. Ce projet permettra d’évaluer de manière rigoureuse les effets et les mécanismes d’action des huiles essentielles, et pourrait contribuer au développement de nouvelles approches pour la prise en charge de l’anxiété et du stress.
Bénéfices attendus
Développer des approches nouvelles, scientifiquement validées, pour soulager l’anxiété et le stress constitue un enjeu majeur pour la santé et le bien-être. En combinant un protocole comportemental bien contrôlé à des enregistrements de la respiration, de l’analyse des réseaux neuronaux activés et enfin du mode d’action possible par le passage nez-cerveau, ce projet permettra d’évaluer de manière rigoureuse l’effet et le mécanisme d’action des huiles essentielles. À court terme, le projet apportera des données fondamentales sur l’effet et le mode d’action des huiles essentielles pour soulager le stress. À long terme, ce projet a des applications translationnelles fortes. Il est d’utilité publique d’élaborer, de valider et de combiner des approches pharmacologiques et non-pharmacologiques qui visent à soulager l’anxiété. L’utilisation d’huile essentielle, si elle est démontrée comme effective, serait une option supplémentaire simple et peu coûteuse pour les patients atteints d’anxiété dans le but d’améliorer, en adjonction avec des traitements médicamenteux, la prise en charge des patients.
Procédures
Tous les animaux seront soumis à une exposition à une odeur de 20 min répétée quotidiennement pendant 5 jours. Les animaux seront soumis à une tâche de réflexe de sursaut acoustique qui durera 30min en une seule session
Impact sur les animaux
Le principal effet indésirable attendu dans ce projet est lié au protocole de réflexe de sursaut acoustique qui induit un stress. Cela étant dit ce stress sera réduit à 1 seule session et il n’y a pas de douleurs associées.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés pour chaque procédure afin de recueillir leur cerveau ou leur liquide céphalo-rachidien.
Remplacement
Il n’existe pas de méthode alternative à l’expérimentation animale pour ce projet. En effet, ce projet combine une étude du comportement avec des expositions répétées aux odeurs chez le rat, un protocole de réflexe de sursaut acoustique et une analyse des régions cérébrales activées. De plus, ce projet s’intéresse au mode d’action et au passage nez-cerveau des huiles essentielles. Il est à ce jour impossible de réaliser ces expériences sur les organoïdes qui de plus ne sont pas encore assez aboutis pour reproduire les connexions cérébrales mais aussi les données physiologiques telles que la respiration.
Réduction
Le nombre d’animaux est réduit au minimum grâce à une stratégie expérimentale optimisée. Chaque animal est suivi à plusieurs reprises au cours de l’étude, ce qui permet de recueillir davantage d’informations sans augmenter le nombre total d’animaux. De plus, différentes mesures sont réalisées sur un même animal (respiration, comportement et activité de certaines zones du cerveau), ce qui maximise les données obtenues. Enfin, les méthodes d’analyse utilisées permettent d’exploiter efficacement l’ensemble des données, même si certaines mesures sont manquantes, contribuant ainsi à limiter le nombre d’animaux nécessaires.
Raffinement
Nous ajouterons des enrichissement dans les cages des rats (tunnels, bouts de bois à ronger et lamelles de carton). Les animaux seront toujours par deux dans les cages. Les animaux sont habitués progressivement à l’expérimentateur, à la salle d’expérience et au pléthysmographe. Ils seront aussi quotidiennement manipulés par l’expérimentateur réduisant ainsi leur stress. Des points limites clairs et objectifs ont été définis afin de limiter au maximum tout stress.
Choix des espèces
Le rat est un modèle couramment utilisé pour étudier les liens entre le cerveau, le comportement et les réponses au stress. Chez cette espèce, le réflexe de sursaut acoustique est une méthode bien établie et fiable pour évaluer les réactions émotionnelles. Les mécanismes cérébraux impliqués dans ce réflexe sont bien connus, ce qui permet d’interpréter les résultats de manière robuste et pertinente. Le rat est également adapté pour l’étude du liquide céphalo-rachidien, car le volume accessible permet de réaliser des analyses sensibles dans de bonnes conditions expérimentales. Les méthodes alternatives, telles que les modèles in vitro (en culture cellulaire) ou in silico (modélisation informatique), ne permettent pas de reproduire l’ensemble des phénomènes étudiés ici, notamment les interactions entre les odeurs, le comportement, la respiration et l’activité cérébrale. L’utilisation du rat constitue donc l’approche la plus adaptée pour répondre aux objectifs du projet, tout en respectant les principes des 3R (Remplacement, Réduction, Raffinement). Les animaux utilisés seront de jeunes adultes : ils arriveront à l’âge de 8 semaines, puis bénéficieront d’une période d’habituation avant les expériences. Les tests seront réalisés lorsqu’ils auront environ 11 semaines. Ce choix permet d’étudier des animaux à un stade de développement stable, sans les effets liés au vieillissement.
Ciblage des lymphocytes T résidents-mémoires dans un modèle murin de narcolepsie
- Recherche appliquée
- Troubles immunitaires
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
2 020 souris vont être utilisées, toutes tuées pour analyser les cellules immunitaires qui infiltrent leur cerveau, dont 300 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection de lymphocytes T dans une veine sous anesthésie, jusqu'à neuf injections dans l'abdomen sur trois semaines sans anesthésie, et un traitement oral quotidien pendant trois semaines. Le modèle détruit une partie des neurones à orexine de l'hypothalamus, ce qui provoque de légers troubles du sommeil que le porteur dit sans autre conséquence sur le comportement. Il présente cette faible sévérité comme un argument de raffinement, et retient la souris pour ses "faibles coûts", ses cycles de reproduction courts et sa facilité de manipulation.
Objectifs
La narcolepsie de type 1 est un trouble du sommeil handicapant caractérisé par une somnolence diurne, des épisodes de perte brutale totale ou partielle du tonus musculaire allant de quelques secondes à quelques minutes ainsi que des paralysies du sommeil. Cette maladie a un fort impact sur la vie quotidienne des patients. La narcolepsie est causée par la perte sélective d’une population de neurones situés dans l’hypothalamus, produisant un neurotransmetteur appelé orexine. Si les mécanismes menant à cette destruction ne sont pas connus, des éléments pointent vers une origine auto-immune. Le projet vise à mieux comprendre la biologie d’une population de lymphocytes T, appelée lymphocytes T résidents mémoires, impliquée dans des maladies inflammatoires chroniques, notamment dans le système nerveux central. Pour cela, nous utiliserons un modèle murin de narcolepsie afin de mimer la pathologie humaine et ainsi de comprendre les mécanismes moléculaires permettant le maintien de ces lymphocytes T au sein du système nerveux central, ce qui permettra d’interférer avec ceux-ci dans un but thérapeutique. Les implications, y compris cliniques, de ces travaux sont réelles.
Bénéfices attendus
L’utilisation d’une double approche basée sur (i) des molécules candidates suggérée par nos travaux antérieurs et (ii) une approche plus large sur des bases de la littérature scientifique permettra d’identifier plusieurs molécules favorisant la pathogénicité des lymphocytes T résidents mémoires dans le système nerveux central. Ceci conduira à tester les molécules les plus prometteuse dans notre modèle murin de narcolepsie. Les avancées dans la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires conduisant à l’accumulation des lymphocytes T résidents mémoires dans le système nerveux central, et par ce biais le caractère chronique de la pathologie, auront des implications à la fois physiopathologiques et thérapeutiques. De façon remarquable, une densité accrue de lymphocytes T résidents mémoires a été tout récemment détectée chez les patients atteints de narcolepsie soulignant la pertinence clinique de nos travaux sur ce modèle animal.
Procédures
Une injection unique de lymphocytes T par voie intraveineuse sous anesthésie. Maximum de 9 injections par voie intra-péritonéale réparties sur 3 semaines avec un maximum de 3 injections par semaine sans anesthésie. Traitement quotidien par voie orale pendant 3 semaines sans anesthésie.
Impact sur les animaux
Dans le cadre de notre modèle murin de narcolepsie, peu de nuisances sont attendues sur les animaux : une légère perte de poids (transitoire) peut subvenir dans les 2-3 jours suivant l’injection cellules immunitaires ainsi qu’une légère douleur liée à l’injection. Pour les gestes réalisés sur animal vigile, un leger inconfort, du stress et des douleurs légères sont à prévoir selon le type de manipulation. Chez ces animaux, la perte partielle des neurones orexinergiques peut entrainer de légers troubles du sommeil, sans autre manifestation neurologique ni conséquence sur le comportement des animaux.
Devenir
L’ensemble des animaux seront euthanasiés à la fin des procédures afin d’analyser les cellules immunitaires infiltrant le cerveau dans notre modèle de narcolepsie murine.
Remplacement
Le système nerveux central est un organe particulièrement complexe qu'aucun modèle in vitro ne peut reproduire à ce jour, nécessitant donc l'utilisation de modèles animaux pour ce projet. La capacité des cellules immunitaire à atteindre le système nerveux central, leur interaction avec l'environnement et l'ensemble des mécanismes cellulaires et moléculaires conduisant à la mise en place et au maintien de la narcolepsie chez l'humain nécessitent l'utilisation de modèles animaux. Le modèle de narcolepsie que nous avons développé chez la souris permet d'étudier les cellules d'intérêt (lymphocytes T résidents mémoires) tout en limitant 1) la sévérité de la pathologie chez l'animal (très peu de signes cliniques) et 2) le temps d'expérimentation (30 jours maximum), permettant ainsi de limiter la souffrance animale.
Réduction
La reproductibilité du modèle de narcolepsie que nous avons développé chez la souris nous permet de limiter le nombre d’animaux nécessaires pour chaque expérimentation. De plus, nous ne nous intéresserons qu’aux seules molécules ayant un effet marqué sur la présence des lymphocytes T pathogéniques dans le système nerveux central, permettant ainsi de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour démontrer un effet statistiquement significatif. Nos expériences seront répétées 2 à 3 fois afin de s’assurer de leur reproductibilité et de la robustesse des résultats obtenus. Le nombre d’animaux nécessaires a été calculé sur la base de nos expériences précédentes étant donné que ce modèle est désormais bien caractérisé.
Raffinement
Dans notre modèle murin de narcolepsie, l'inflammation du système nerveux central reste localisée dans une zone précise du cerveau (hypothalamus), n'entrainant donc ni inflammation cérébrale massive, ni douleur, ni déficit moteur ou sensitif (à l’instar de ce qui est observé dans la narcolepsie chez l’humain), permettant ainsi de minimiser la souffrance animale. Des objets d’enrichissement, incluant du coton, de l’essuie-tout et des rouleaux en carton, seront mis à disposition afin de réduire le stress des souris. De plus, la présence permanente d’une maisonnette dans la cage offre un abri aux animaux tout en permettant leur observation par l’utilisateur. Les points d’arrêt et critères d’arrêt anticipé de la procédure ont été prédéfinis pour faire face à tout résultat imprévu ayant des conséquences sur le bien-être des souris expérimentales. Toutes les procédures invasives (injections intraveineuses ou autres) hormis les intra-péritonéales seront réalisées sous anesthésie. Les procédures d’euthanasie seront réalisées après anesthésie.
Choix des espèces
L’espèce animale utilisée dans ce projet (souris) offre la possibilité de développer de nombreux modèles mimant de multiples pathologies humaines comme en témoigne les nombreuses références bibliographiques. Par ailleurs, cette espèce présente certains intérêts pratiques décisifs justifiant l’utilisation des souris comme modèles dans ce projet: faibles coûts, cycles de reproduction courts, croissance rapide, facilité de transport, facilité de manipulation et une bonne adaptabilité aux conditions expérimentales. Il est également important de souligner que nous disposons chez la souris d’outils précieux (anticorps monoclonaux, plasmides, lignées génétiquement modifiées, ...) qui sont indispensables pour disséquer les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués. Pour l'étude des cellules du système immunitaire mature, nous avons besoin de souris adultes, donc âgées de plus de 6 semaines, mais pas plus de 16 semaines afin d'eviter des variations de la réponse du système immunitaire liées aux différences d'âge.
Caractérisation du phénotype cortical d’une lignée de souris reproduisant une mutation sur le gène cdc25b identifiée chez des patients microcéphales.
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système nerveux
Tuées pour le prélèvement de leurs embryons, les femelles gestantes forment l'essentiel des 450 souris utilisées dans ce projet, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. L'acte déclaré tient en une injection de deux à trois secondes destinée à marquer l'ADN, la gravité annoncée ne portant que sur ce geste. Le porteur veut comprendre comment une mutation du gène cdc25b, identifiée chez des patients microcéphales, réduit la taille du cerveau en développement. Il indique que les organoïdes permettent de repérer les gros défauts de développement mais varient trop d'un échantillon à l'autre pour compter finement progéniteurs et neurones.
Objectifs
Chez les vertébrés, le développement d’un système nerveux central fonctionnel nécessite une coordination étroite entre production d’un stock de cellules souches neurales et leur différentiation en neurones. Des défauts dans cette coordination peuvent entraîner des anomalies de développement graves telles que la microcéphalie (développement d’un cerveau plus petit que la moyenne). Il est désormais bien établi que les gènes qui contrôlent le cycle cellulaire, mécanisme permettant la division des cellules, sont important pour cette balance division/differentiation. L’analyse du développement du cortex cérébral dans un modèle de souris dans lequel le gène CDC25B, acteur du cycle cellulaire, est inactivé, nous a permis de montrer que CDC25B joue un rôle important pour produire les cellules nerveuses du cortex au cours du développement. Récemment, une nouvelle mutation dans ce gène a été identifiée chez l’homme, associée à de la microcéphalie. Cette découverte établie un lien direct entre une dérégulation de CDC25B et le développement d’une microcéphalie chez l’homme. L'objectif de ce projet est d’élucider ce lien entre CDC25B et microcéphalie pour mieux comprendre le développement de ce défaut de développement. Pour cela, nous analyserons deux lignées de souris porteuses de cette nouvelle mutation. L’analyse des premières portées issus de l’élevage montrent que cette mutation entraine bien, comme chez l’homme, une microcéphalie. L’objectif du projet est de caractériser cette microcéphalie et de déterminer quelles étapes du développement sont affectées par cette mutation en analysant les étapes clés du développement du cerveau chez des souris mâles et femelles afin de voir si cette mutation affecte différemment les deux sexes.
Bénéfices attendus
Des collaborateurs viennent d’identifier chez l’homme une nouvelle mutation dans le gène CDC25B qui conduit à de la microcéphalie et à des défauts neurodeveloppementaux. C'est une anomalie du développement qui se traduit par une moindre espérance de vie et un déficit cognitif. La reproduction de cette mutation dans deux lignées de souris nous permettra d’étendre notre compréhension des mécanismes développementaux déficients lors de la survenu de la microcéphalie et de comprendre comment un défaut de régulation des paramètres du cycle cellulaire peut entrainer une microcéphalie.
Procédures
Des souris femelles gestantes recevront une injection pour marquer leur ADN (2 à 3 secondes)
Impact sur les animaux
Un stress léger lié à la contention et à l'injection pendant moins de 5 secondes pourra être engendré sur les femelles. Cette nuisance est de classe légère.
Devenir
Les femelles gestantes seront mises à mort pour prélever les embryons.
Remplacement
Notre projet vise à caractériser la fonction d’un acteur du cycle cellulaire, CDC25B dans la survenue de la microcéphalie. Cette anomalie développementale est caractérisée par des mesures crâniennes, périmètre et diamètre de la tête, inférieurs à la normale. Ces mesures supposent l’intégrité de l’embryon durant toute la durée de l’expérimentation. Nous voulons également analyser différentes étapes de la neurogenèse de façon quantitative. Les techniques de développement des premières étapes du développement du cerveau en culture (organoïdes) sont utiles pour identifier de gros défauts de développement mais il y a trop d’hétérogénéité entre les différents organoïdes sauvages pour pouvoir quantifier de façon fine le nombre de progéniteurs et de neurones. Il est donc difficilement envisageable de réaliser des quantifications précises de ces cellules dans ce modèle à l’heure actuelle.
Réduction
Afin de limiter les nombre d’animaux utilisés, nous concentrerons nos analyses sur quelques stades clés du développement du cerveau. Pour réduire significativement le nombre d’échantillons nécessaires à une bonne analyse de nos résultats, nous utiliserons un test statistique spécifiquement développés pour notre projet et qui permet d’obtenir une bonne puissance statistique sur un petit nombre d’échantillons. Enfin, chaque embryon prélevé sera utilisé pour un maximum de mesures et d'analyses.
Raffinement
Aprés l'injection , les femelles seront surveillées durant toute la durée de l’expérience (2H à 72h). Si un abcès se développe au point d’injection elles seront mises à mort.
Choix des espèces
Nous utilisons le modèle souris car c’est un modèle mammifère chez qui on peut introduire des mutations génétiques ciblées et que l’on peut élever facilement. Ce modèle génétique se caractérise par un développement du cerveau largement comparable à celui de l'homme. Dans ce contexte, les résultats obtenus à la suite des expériences proposées pourront servir la compréhension de la survenue de défauts neurodéveloppementaux chez l’homme. Nous utiliserons des males de 8 à 32 semaines comme reproducteurs pour générer les embryons. Nous utiliserons des souris femelles de 8 à 20 semaines comme mères porteuses. Nous collecterons également des embryons de 3 stades de développement differents pour analyser le comportement des cellules souches neurales et la mise en place des differentes populations de cellules nerveuses dans notre modéle.
Prélèvement de tissu pour la caractérisation d’animaux génétiquement altérés utilisés pour la caractérisation du rôle des phospholipases A2 sécrétées
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
- Système urogénital
Renouveler l'autorisation d'une méthode de prélèvement de tissu : cet objectif engage 1 500 souris dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Deux millimètres du bout de la queue leur sont coupés sur animal vigile, en dix secondes, avant le vingt-et-unième jour de vie. Celles dont le génotype ne correspond pas à ce qui est recherché sont tuées, les autres partent vers un projet autorisé, restent en élevage pour maintenir la lignée, ou sont tuées avec ou sans prélèvement. Le porteur affirme que les méthodes non invasives testées par son équipe n'ont pas donné de résultats exploitables, sans dire lesquelles.
Objectifs
Les animaux génétiquement modifiés constituent des modèles puissants pour étudier la fonction des gènes et comprendre leur rôle dans le cadre de projets scientifiques au bénéfice de la santé humaine et animale. Dans le cadre de certains projets scientifiques, des lignées d’animaux sont développées et élevées. Pour maintenir ces lignées et fournir des animaux adaptés à ces projets, il est donc important d’avoir un élevage adapté et des animaux dont les caractéristiques génétiques sont bien déterminées pour constituer des lots expérimentaux homogènes et maintenir une production régulière et adaptée aux besoins. Il n’est cependant pas toujours possible de réaliser des prélèvements de tissus selon des méthodes non invasives. L’objectif de ce projet est de renouveler l'autorisation pour la méthode de prélèvement utilisée par notre équipe afin de caractériser les souris génétiquement modifiées.
Bénéfices attendus
Ce projet va permettre une sélection des animaux d’intérêt et ainsi une optimisation de la gestion et de l’élevage des modèles animaux génétiquement modifiés qui seront mis à disposition des utilisateurs pour les projets scientifiques autorisés.
Procédures
Prélèvement unique de 2mm de l’extrémité de la queue sur animaux vigiles sous contention - Durée: 10 secondes par animal
Impact sur les animaux
Les nuisances engendrées sont le stress inhérent à la préhension et à la contention des animaux et la douleur lors du prélèvement du tissu.
Devenir
Les animaux au génotype non recherché seront mis à mort. Les animaux au génotype recherché seront : a/ Utilisés dans une procédure expérimentale d’un projet autorisé ; b/ Utilisés pour le maintien de la lignée ; c/ Mis à mort avec ou sans prélèvements post mortem.
Remplacement
A ce jour, les techniques de prélèvements de tissus non invasives que nous avons testées n'ont pas donné de résultats exploitables. Ce projet est nécessaire pour la production et la mise à disposition d’animaux modèles génétiquement modifiés utilisés dans le cadre de projets scientifiques autorisés.
Réduction
L’enjeu et l’objectif majeur d’une réduction consistent à optimiser les élevages pour limiter la production du nombre d’animaux au strict nécessaire pour leur utilisation dans des projets scientifiques autorisés ou pour le maintien des lignées. Dans cette perspective, plusieurs stratégies sont mises en œuvre : - Seules les lignées en cours d’utilisation dans des projets sont maintenues. Les autres sont conservées congelées. - Les lignées génétiquement modifiées sont maintenues sur des fonds génétiques homogènes de référence. - Les schémas d’accouplement sont adaptés pour limiter au maximum la génération d’animaux au génotype non pertinent ou la nécessité d’avoir à génotyper et donc d’avoir à effectuer des prélèvements sur les animaux (croisement entre individus de même génotype).
Raffinement
La méthode utilisée est éprouvée, précise, rapide et standardisée, ce qui permet de minimiser les nuisances causées aux animaux par leur manipulation et par le prélèvement lui-même. Une fois le prélèvement réalisé, l’animal est remis dans sa cage et un suivi de la cicatrisation au point de prélèvement est assuré.
Choix des espèces
La souris est un mammifère qui présente de nombreuses similitudes biologiques, structurales et fonctionnelles avec l’être humain qui permettent de poser de nombreuses questions scientifiques en biologie fondamentale, environnementale, santé humaine et animale avec un degré élevé d’extrapolation à d’autres espèces, dont l’être humain. De nombreux outils moléculaires et génétiques ont été développés avec les rongeurs, et en particulier chez la souris, qui permettent de mieux comprendre les mécanismes de nombreuses pathologies (cancers, maladies neurodégénératives...). Les prélèvements de l’extrémité de la queue seront réalisés dans les 21 jours après la naissance. En effet, durant cette période, l’extrémité distale de la queue est peu ossifiée et peu vascularisée, ce qui rend le prélèvement réalisable sans anesthésie car peu douloureux et avec des risques hémorragiques extrêmement réduits.
Phénotypage d’une lignée de souris modèle de la lipofuscinose céroïde neuronale de type 7, une maladie neurodégénérative héréditaire-Modification
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
À 11 semaines commencent les tests, répétés toutes les cinq semaines pendant dix mois : réflexes visuels sur écrans, imagerie de l'œil, équilibre sur barre rotative, force de préhension sur grille, activité en cage individuelle, suspension par la queue. 48 souris porteuses d'une mutation reproduisant une maladie neurodégénérative infantile sont utilisées ainsi, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. À partir de huit mois elles perdent la vue et la capacité de se déplacer, et le porteur arrête le protocole à dix mois, âge auquel il indique que les animaux deviennent trop atteints pour passer les tests. Toutes sont tuées pour prélever les tissus.
Objectifs
Ce projet porte sur l’étude d’une maladie rare et grave du cerveau qui touche de jeunes enfants. Les enfants atteints commencent à perdre leurs capacités motrices (comme marcher ou tenir des objets), leurs capacités visuelles, puis leurs capacités intellectuelles, dès l’âge de deux ans. Ils décèdent souvent avant l’âge de dix ans, car il n’existe pas encore de traitement pour traiter cette maladie. La maladie est causée par une modification d'un gène, qui fabrique une protéine entrant dans la composition du lysosome, un organite qui évacue les déchets des cellules. Quand ce système ne fonctionne plus, des déchets s’accumulent dans les cellules, ce qui les abîme, en particulier dans le cerveau. Pour mieux comprendre comment cette maladie évolue et pourquoi elle provoque ces dégâts, nous voulons étudier une souris porteuse d’une version similaire de la maladie. Cette souris, encore jamais décrite dans les publications scientifiques, présente les mêmes symptômes que les enfants malades : elle perd peu à peu ses capacités à bouger, ses capacités visuelles et ses capacités cognitives et nerveuses, puis meurt prématurément. Nous allons notamment observer son comportement et sa vision, afin de mieux comprendre le développement de la maladie. Les tests réalisés seront : une évaluation des réflexes visuels à l’aide d’écrans, un test ophtalmique avec une imagerie de l’œil, un test d’équilibre avec une barre rotative, un test de force et de préhension à l’aide d’une grille, une observation de l’activité dans une cage individuelle et un test neurologique par suspension par la queue. Ce travail fait suite à une première étude qui s’était intéressée à ce qui se passe dans les cellules et qui avait commencé à tester une première piste de traitement en laboratoire.
Bénéfices attendus
Cette étude va nous aider à mieux comprendre cette maladie rare (la céroïde lipofuscinose neuronale de type 7) chez la souris. Après avoir testé en laboratoire un traitement Invitro (sur des cellules porteuses de cette maladie), nous voulons maintenant observer comment les symptômes apparaissent et évoluent chez les animaux. Cela nous aidera à savoir à quel moment il serait le plus efficace de commencer un traitement.
Procédures
Les animaux seront soumis à une batterie de tests de comportement et de vision non invasif durant 10 mois. Une série de tests s’étalant sur deux semaines sera répété toutes les 5 semaines afin d’évaluer la progression de la maladie. La série de tests est adaptée, au cours du temps, à la progression attendue de la maladie. Un test de vision sera effectué une fois à l'âge de 20 semaines nécessitant une anesthésie par injection et l'application d'un collyre afin de dilater la pupille. Les tests comportementaux que subiront les animaux sont : un test d'évaluation de la vision (20 min, 2 fois), un test de force (15 min, 5 fois), un test de coordination (15 min, 4 fois), un test neurologique (1 min, 5 fois), un test d'activité (2h, 5 fois). Lorsque plusieurs tests sont prévus la même semaine, un temps de repos d’un minimum de 24 heures entre les tests sera prévu afin de permettre à l’animal de récupérer et d’obtenir des résultats fiables. MODIFICATION: Une biopsie d’oreille (ear punch) sera pratiquée à l’aide d’un puncher (outil adapté et spécifiquement conçu pour cette opération). Cette biopsie est nécessaire afin de vérifier le génotypage (caractérisation génétique) des animaux du projet.
Impact sur les animaux
L'accumulation des tests de comportement pourrait induire un stress léger. Un léger stress des animaux pourra résulter de l'anesthésie ainsi que des deux injections nécessaires à celle-ci. MODIFICATION: La biopsie d'oreille est réalisé sur animal vigile et peut produire une douleur. Le geste est rapide et ne produit pas de douleur persistante.
Devenir
Les animaux seront euthanasiés en fin de procédure afin de collecter les tissus pour des analyses histologiques.
Remplacement
Une première étude a été réalisée sur des cellules de souris de la lipofuscinose céroide neuronale de type 7 pour étudier cette maladie et tester une possibilité de traitement. Cependant, l'étude présente a pour objectif l'observation des modifications du comportement, l'apparition de symptômes, ne peuvent être réalisé que sur un organisme complet. Le modèle murin est idéal pour étudier l’impact d'une maladie neurodégénérative chez les mammifères en raison de leur similarité biologique avec l’humain et de leur développement rapide.
Réduction
L’objectif est de réduire au maximum le nombre de souris pour l’étude tout en s’assurant d’une analyse statistique fiable et reproductible. Nous avons ainsi effectué des analyses permettant de déterminer la puissance statistique des paramètres mesurés et avons conclu que cet effectif de 12 par groupe constitue un bon compromis entre puissance d'analyse et réduction du nombre d'animaux utilisés.
Raffinement
Dans le cadre des procédures expérimentales, nous nous efforcerons de réduire autant que possible le stress des animaux. Un suivi régulier de leur état général sera mis en place pour garantir leur bonne santé. Si la surveillance générale (apparence, comportement, posture, présence de vocalisation) indique un changement pouvant impacter la santé de l’animal, une surveillance rapprochée comportant un tableau de suivi sera mise en place. Notre étude étant réalisé sur des animaux développant un phénotype dommageable à partir de 8 mois, un tableau de suivi sera mis en place à ce moment pour tous les animaux. Ce tableau établit un score sur base de paramètre tel que la perte de poids, l'apparence physique, le comportement à distance et le comportement à la manipulation. Selon les résultats des scores, les animaux pourront être retirés de l'étude voir être euthanasiés selon l'état d'avancement des symptômes observés. Par ailleurs, nous nous engageons à offrir les meilleures conditions d'hébergement possibles, avec un enrichissement adéquat. Les animaux disposeront sans limitation de nourriture, boisson et d'un milieu enrichi. Des soins locaux seront administrés à tout animal blessé. Si une douleur est présente, un antalgique pourra être administré selon les recommandations vétérinaires.
Choix des espèces
L'utilisation de la souris comme modèle d'étude est particulièrement pertinente en raison de sa similitude génétique avec l'humain, de la possibilité de manipulations génétiques précises et de son utilisation largement validée dans la recherche sur les maladies neurodégénérative telle que celle de ce projet mais aussi Alzheimer par exemple. Le modèle murin de lipofuscinose céroïde neuronale avec lequel nous avons choisi de travailler récapitule assez bien les phénotypes observés dans la pathologie humaine. Les symptômes de la maladie (baisse de la vision, paralysie progressive) apparaissent tout le long de la vie de l'animal jusqu'à 11 mois d'âge, âge auquel les animaux sont trop atteints pour les tests expérimentaux. L'étude commencera à 11 semaines d'âge, âge auquel les animaux ont une taille suffisante pour passer les tests de comportement. Elle se prolongera jusqu'à 10 mois car l'apparition des symptômes de paralysie commencent vers 8 mois et se terminera à 10 mois soit avant que les symptômes ne soient trop importants pour le bien-être des animaux.
Production des lots expérimentaux et maintien de lignées murines d’intérêt pour l’étude de la myélinisation et de la remyélinisation, avec prélèvement invasif pour génotypage
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Un prélèvement de tissu de quelques secondes, pratiqué sur des souriceaux de 7 à 10 jours maintenus éveillés : c'est tout l'objet de ce projet, qui engage 13 206 souris dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Le geste sert à trier les animaux selon leur génotype pour alimenter des recherches sur la myéline. 3 285 souris porteuses des mutations recherchées sont maintenues en vie et transférées vers d'autres projets, les autres sont proposées en don à d'autres équipes ou tuées, le porteur indiquant qu'il ne sera pas possible de les replacer du fait de leur modification génétique. Une partie des lignées porte un risque accru d'infection, conséquence de la modification elle-même.
Objectifs
La myéline agit comme une gaine isolante autour des prolongements des cellules nerveuses pour permettre une conduction rapide de l’influx nerveux et assurer une protection des fibres nerveuses. Lorsqu’elle est lésée cela engendre des atteintes neurologiques sévères qui se traduisent par des troubles moteurs, sensitifs et cognitifs, tels que ceux rencontrés dans la sclérose en plaques (environ 2,9 millions de personnes dans le monde). Nous nous intéressons aux mécanismes cellulaires et moléculaires qui contrôlent la formation et la réparation de la gaine de myéline dans le cerveau et la moelle épinière. L’objectif de nos projets est tout d’abord de comprendre le rôle de certaines protéines et de gènes dans ces processus et de les étudier dans un contexte in vivo au cours du développement et de la réparation de lésions de la gaine de myéline. Nous étudions également l’efficacité de certaines approches thérapeutiques pour favoriser la réparation de la gaine de myéline. Pour répondre à ces différentes questions scientifiques, il est nécessaire de recourir à l’utilisation de souris génétiquement modifiées. L’objectif de ce projet sera donc d’identifier le patrimoine génétique des souris génétiquement modifiées à l’aide d’un prélèvement invasif afin de pouvoir ensuite utiliser les souris porteuses des mutations génétiques d’intérêt pour nos projets de recherche.
Bénéfices attendus
A court terme, le bénéfice de ce projet sera de connaitre les animaux porteurs des mutations génétiques d’intérêt nécessaires pour la réalisation de nos projets de recherche. Les bénéfices à plus long terme sont donc directement liés à ces différents projets. Les études réalisées à partir de ces animaux permettront d’acquérir des nouvelles connaissances sur les mécanismes de formation de la gaine de myéline en condition physiologique et pathologique. D’un point de vue scientifique cela pourra permettre d’identifier l’implication de certains gènes ou mécanismes cellulaires dans les processus de myélinisation au cours du développement (formation de la gaine de myéline) ou dans les processus de démyélinisation et remyélinisation du système nerveux (respectivement lésions et réparation de la gaine myéline). Les animaux produits nous permettront également d’évaluer de nouvelles molécules à visée thérapeutiques agissant sur la remyélinisation. Si des molécules s’avèrent efficaces chez ces souris cela pourra participer à l’identification de nouvelles stratégies thérapeutiques pour promouvoir la remyélinisation chez des patients atteints de maladies démyélinisantes, comme la sclérose en plaques.
Procédures
Un petit prélèvement de tissu sera réalisé sur l‘ensemble des animaux afin de connaitre leur patrimoine génétique. Cette procédure a lieu sur animaux vigiles, une seule fois et dure quelques secondes. En cas de problème technique (très rare) un deuxième prélèvement pourrait être fait (1 seule fois, moins d’une minute, animal vigile).
Impact sur les animaux
L’animal pourra ressentir une légère douleur lors du prélèvement pour connaitre son patrimoine génétique. Il existe également un risque rare de saignement. De plus l’animal peut ressentir un léger stress lors de la prise en main pour la réalisation du geste. La mutation génétique d’une petite partie des animaux sera associée à un risque augmenté de contracter des infections.
Devenir
Les animaux ayant les modifications génétiques d’intérêt pour nos projets de recherche seront maintenus en vie et transférés dans ces projets pour une utilisation continue (3285). Tous les animaux qui n’entreront pas dans nos projets seront proposés en don à d’autres équipes de recherche ou seront euthanasiés car il ne sera pas possible de les réutiliser ou les replacer du fait de leur modification génétique spécifique.
Remplacement
Notre projet vise à comprendre les mécanismes de réparation de lésions de la myéline du système nerveux central en prenant en compte toute sa complexité. Suivant le principe de remplacement, des études in vitro sont réalisées et permettent de comprendre certains aspects et mécanismes impliqués dans les processus étudiés avant le passage au modèle animal. En revanche, il est indispensable dans le cadre de nos questions scientifiques, de passer par une approche chez le mammifère vivant afin de reproduire la complexité architecturale des cellules du cerveau et de leurs interactions . De plus, les outils génétiques disponibles chez la souris nous permettent de contrôler avec précision le moment d’activation ou d’inactivation de gènes d’intérêt afin de répondre à nos questions scientifiques.
Réduction
Le nombre d’animaux de ce projet (13206) sera limité au strict nécessaire pour permettre de fournir les lots expérimentaux nécessaires pour nos projets de recherche en cours ou à venir. Dans ces projets les effectifs d’animaux ont été calculés pour chaque type d’analyse afin d’obtenir des données statistiquement exploitables. Nous piloterons notre élevage de manière raisonnée afin d'obtenir uniquement le nombre de petits nécessaires. Nous privilégierons certains types de croisements pour éviter de générer des animaux non porteurs des modifications génétiques d'intérêt. Dans l’esprit d’une réduction, nous proposerons aux autres équipes de recherche en don nos animaux qui ne seraient pas porteurs des modifications génétiques d’intérêt pour nos projets. Si certaines lignées n’ont plus besoin d’être utilisées provisoirement elles pourront être cryo-préservées, permettant de réduire le nombre d’animaux impliqués dans ce projet.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des conditions conformes à la réglementation en vigueur pour l’espèce. Une période d’acclimatation de 1 semaine sera respectée lorsqu’ils proviendront de fournisseurs extérieurs. Ils bénéficieront d’un enrichissement de leur environnement composé au minimum d’un carré de coton et de bâtonnet de bois à ronger. Ils bénéficieront d’eau et de nourriture (adaptée au stade physiologique) à volonté. Un suivi quotidien des animaux sera effectué permettant que toute anomalie soit transmise à l’équipe de recherche, à la structure chargée du bien-être animal et au vétérinaire afin d’assurer une prise en charge optimale de l’animal. Des points limites sont définis et seront respectés pour éviter toute souffrance animale. Le prélèvement de tissu réalisé pour connaitre le patrimoine génétique des animaux sera rapide et de la plus petite taille possible. Le geste est pratiqué en routine par du personnel expérimenté, dans une pièce dédiée, au calme. Le matériel est propre et désinfecté entre chaque animal afin d’éviter tout risque d’infection ou de contamination croisée. Les petits seront déplacés dans leur cage et avec leur mère, et replacés immédiatement après le geste avec leur mère et le reste de la portée pour leur redonner un environnement réconfortant. Nous les surveillerons immédiatement après le geste puis environ 20 à 30 minutes après. La modification génétique de certaines lignées peut dans certains cas entrainer une mortalité chez les animaux, afin d’éviter cela nous choisirons des schémas d’accouplement permettant d’éviter tout risque. Pour d’autres cela engendrera un risque augmenté d’infection dans ce cas nous adapterons les conditions d’hébergement pour prévoir tout développement d’infection. En effet, ces animaux seront hébergés en zone protégée des organismes pathogènes et opportunistes, les pratiques seront raffinées contre les risques de contamination (asepsie lors des chirurgies, changements de gants réguliers) et enfin en cas de signes de mauvaise santé (stress, comportements anormaux ou signe d’infection), nous solliciterons un avis auprès des vétérinaires pour adapter la prise en charge au signe observé.
Choix des espèces
Dans notre projet de recherche, nous utilisons des modèles alternatifs in vitro (cultures cellulaires) et ex vivo (cultures tranches de tissus). Cependant, il est indispensable de comparer ces données avec un modèle in vivo de cerveau de mammifère. Nous avons fait le choix de la souris car les outils génétiques et moléculaires développés dans notre domaine de recherche sont disponibles essentiellement chez cette espèce. Les animaux génétiquement modifiés qui sont nécessaires à nos projets sont aussi uniquement disponibles chez la souris. L’utilisation de ces lignées de souris génétiquement modifiées nous permettra d’étudier la fonction de gènes spécifiques et leur rôle dans les processus de lésion ou de réparation de la myéline. Dans ces projets expérimentaux dédiés nous utiliserons les animaux à différents âges en fonction de nos objectifs scientifiques et analyses. Dans le présent projet les animaux seront prélevés d’un petit bout de tissu pour connaitre leur patrimoine génétique à l’âge de 7 à 10 jours afin de bénéficier de la cicatrisation rapide observée chez les jeunes animaux et connaitre leurs modifications génétiques très tôt.
Mise au point d’un modèle de sensibilisation latente induite par stress chronique
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour mettre au point un modèle de migraine déclenchée par le stress, 400 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Elles passent deux heures par jour immobilisées dans un tube, trois jours de suite, puis reçoivent sous la peau une injection d'une molécule qui déclenche la crise. La douleur de la tête est mesurée en piquant le visage avec des filaments semi-rigides, deux fois par semaine jusqu'à ce que la sensibilité revienne à la normale, et jusqu'à cinq prélèvements de sang sont faits à la queue sur animal éveillé. Le porteur qualifie ce stress de "modéré et temporaire, soigneusement contrôlé dans le temps", et prévoit de tuer l'animal en dernier recours si un antalgique ne suffit pas.
Objectifs
L’objectif de ce projet est de développer et valider un modèle chez la souris permettant de mieux comprendre la migraine. Ce modèle cherche à reproduire un phénomène observé chez les patients : après un épisode de stress ou une première crise, le système nerveux devient plus sensible, ce qui peut favoriser le déclenchement de nouvelles crises, même en réponse à des stimuli habituellement sans effet. Plus précisément, ce projet vise à déterminer si un stress modéré mais répété peut entraîner cette augmentation durable de la sensibilité, et si l’administration ultérieure d’une faible dose d’une molécule impliquée dans la migraine, peut déclencher des signes caractéristiques d’une crise. L’étude permettra également d’évaluer les effets du stress sur la sensibilité à la douleur au niveau de la tête ainsi que sur certains comportements liés à l’anxiété. Le développement de ce modèle constitue une étape importante pour mieux comprendre les mécanismes de la migraine et, à terme, identifier de nouvelles pistes pour améliorer la prise en charge des patients.
Bénéfices attendus
À court terme, ce projet permettra de développer et valider un modèle expérimental chez la souris, plus proche de ce qui est observé chez les patients migraineux. Ce modèle aidera à mieux comprendre comment un stress modéré peut rendre le système nerveux plus sensible et favoriser l’apparition de crises de migraine. À moyen terme, ce modèle constituera un outil important pour étudier les mécanismes biologiques impliqués dans la migraine, ainsi que les circuits du cerveau impliqués dans la perception et la modulation de la douleur. À plus long terme, une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques et à l’identification de nouvelles cibles pour le traitement, afin de proposer des alternatives aux patients qui ne répondent pas aux traitements actuels.
Procédures
Les différents gestes techniques utilisés lors de ce projet sont au nombre de 5 : Stress modéré : les animaux seront placés dans des tubes adaptés qui leur permettent de respirer normalement et d’éviter toute blessure. Chaque séance durera 2 heures et sera répétée pendant trois jours consécutifs. Mesure de la sensibilité à la douleur au niveau de la tête : cette évaluation sera réalisée avant le stress, après chaque séance, le lendemain, puis deux fois par semaine jusqu’à ce que la sensibilité revienne à la normale. Chaque mesure dure environ 30 minutes. Injection sous-cutanée d’une molécule capable de déclencher une crise de migraine ou d’une solution contrôle : chaque injection prend moins de 2 minutes. Prélèvements sanguins : réalisés au niveau de la veine de la queue, ces prélèvements permettent de prélever le sang plusieurs fois (jusqu’à 5 fois) sur des animaux vigiles, mis en contention dans des tubes adaptés. Prélèvement vaginal : sera réalisé le jour de l'injection de la molécule déclenchant une migraine. Il se fera sous anesthésie gazeuse, et durera moins de 2 minutes.
Impact sur les animaux
Nous utilisons un modèle de migraine qui provoque une douleur modérée chez l’animal. Cette douleur survient après l’injection mais n’empêche pas l’animal de se déplacer normalement. Lors des tests de sensibilité avec des filaments semi rigides, l’animal retire sa tête ou son visage, ce qui indique une douleur modérée. L’animal peut éviter cette stimulation car il n’est pas immobilisé, et chaque stimulation dure moins de 3 secondes. Le protocole de stress induit un stress modéré et temporaire, soigneusement contrôlé dans le temps. Cette procédure est courte et conçue pour minimiser au maximum l’inconfort des animaux.
Devenir
A l’issue de toutes les expériences, les animaux ne seront pas gardés du fait des techniques/procédures subies et seront de ce fait mis à mort.
Remplacement
Ce projet nécessite l’utilisation de souris afin de développer et valider un modèle réaliste de migraine. Les mécanismes étudiés, notamment la façon dont le cerveau devient plus sensible après un stress et comment certaines molécules peuvent déclencher des crises, ne peuvent pas être reproduits avec des modèles informatiques ou des cellules en culture. L’étude in vivo est donc indispensable pour obtenir des résultats fiables et pertinents.
Réduction
Le nombre de souris dans chaque groupe a été déterminé grâce à des calculs statistiques afin d’obtenir des résultats fiables, tout en utilisant le moins d’animaux possible. Ces calculs tiennent compte du niveau de certitude souhaité pour les résultats et s’appuient aussi sur nos expériences précédentes et sur la variabilité habituellement observée dans ce type d’étude. L’étude sera réalisée sur des souris mâles et femelles. Chez les femelles, les différentes phases du cycle hormonal seront prises en compte pour vérifier si elles influencent les résultats. Si l’on observe que les résultats sont similaires entre mâles et femelles et que le cycle hormonal n’a pas d’effet, les données pourront être regroupées. Cela permettra de réduire le nombre total d’animaux nécessaires.
Raffinement
À leur arrivée, les souris seront hébergées dans des cages enrichies avec des matériaux pour faire leur nid, par petits groupes de cinq. Elles auront accès librement à la nourriture et à l’eau. Les cages seront maintenues dans une animalerie où la température et l’humidité sont contrôlées, et la litière sera changée une fois par semaine. Si une souris devient agressive envers les autres, elle sera placée seule pour éviter les blessures. Les animaux seront surveillés régulièrement afin de vérifier leur état général et leur comportement (par exemple l’aspect du pelage, la posture ou une éventuelle agitation). Une attention particulière sera portée à l’apparition de signes inhabituels afin de détecter rapidement toute atteinte au bien-être des animaux et d’adapter leur prise en charge si nécessaire. Si un animal présente des signes de douleur pendant l’expérience, un médicament antalgique sera administré pour la soulager. Si son état ne s’améliore pas, la vétérinaire responsable sera consultée. En dernier recours, si l’état de l’animal ne s’améliore pas malgré les soins, il sera mis à mort selon une procédure adaptée afin d’éviter toute souffrance prolongée.
Choix des espèces
Nous utilisons des souris, une espèce largement utilisée en neurosciences et dans les études sur la douleur. Leur cerveau et leurs circuits nerveux sont suffisamment similaires à ceux des humains pour permettre l’étude de la vulnérabilité aux crises de migraine. Cette souche peut également être modifiée par des techniques génétiques ou virales, ce qui est utile pour notre projet. Les animaux auront entre 7 et 12 semaines, un âge correspondant à l’état adulte chez la souris.
Plasticité cérébrale induite par l’entrainement en endurance et cognitif chez le rat sain jeune et âgé
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Trois séances de tapis roulant par semaine pendant six semaines, des tests d'effort, et pour une partie des animaux une chirurgie du crâne avec pose d'implants permanents, lentilles d'imagerie ou électrodes. 806 rats jeunes et vieillissants vont être utilisés ainsi, dont 662 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, tous tués à l'issue. Le porteur veut établir que le lactate produit par les muscles pendant l'effort agit sur la mémoire et l'apprentissage, qu'il mesure notamment au labyrinthe de Barnes. Il décrit les lésions des pattes et des ongles avec saignements comme "légers, réversibles et de courte durée" et qualifie les tests comportementaux de non aversifs, dans un projet où il classe quatre animaux sur cinq en souffrance sévère.
Objectifs
La relation entre l’exercice physique et les fonctions cognitives suscite un intérêt croissant au sein de la population générale. La pratique régulière d’une activité physique est associée à une amélioration des capacités de mémoire et d’apprentissage tout au long de la vie. Elle est aujourd’hui considérée comme un moyen de prévention des troubles cognitifs liés au vieillissement et de certaines maladies neurologiques. Dans un contexte marqué par l’augmentation de la sédentarité et des maladies chroniques, il est essentiel de mieux comprendre comment l’exercice agit sur le cerveau. Parmi les mécanismes impliqués, le lactate, une molécule produite par les muscles pendant l’effort, pourrait jouer un rôle important dans le fonctionnement cérébral. Ce projet vise à mieux comprendre comment le lactate influence l’activité du cerveau et les capacités cognitives. Pour cela, nous étudierons les effets de deux types d’entraînement physique : un entraînement continu d’intensité modérée et un entraînement par intervalles de haute intensité. Les résultats attendus permettront de mieux comprendre les effets bénéfiques de l’exercice sur le cerveau et pourraient contribuer à l’amélioration des stratégies de prévention des troubles cognitifs liés à l’âge.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à apporter des preuves directes mécanistiques des bénéfices induit par l’exercice au travers du lactate libéré pendant l’exercice ce qui manque encore de preuves directes. L’idée est de préciser les bénéfices préventifs de l’exercice sur le fonctionnement cérébrale selon l’âge et le sexe des animaux. Pour cela, les mécanismes de plasticité cérébrale induit par ces exercices physiques seront étudiés du niveau comportemental au niveau fonctionnel (étage cellulaire) en passant par les mesures moléculaires post mortem.
Procédures
Les animaux seront soumis : - à des séances d’entraînement sur tapis roulant réalisées 3 fois par semaine pendant 6 semaines, pour une durée d’environ 30 à 60 minutes par séance selon le protocole ; - à des tests d’effort réalisés avant, pendant et après la période d’entraînement ; - à des tests comportementaux évaluant les capacités de mémoire et d’apprentissage au cours des deux dernières semaines du protocole ; - à des prélèvements sanguins de faible volume réalisés à différents temps expérimentaux ; - pour certains animaux, à une chirurgie réalisée sous anesthésie générale afin de permettre l’étude de l’activité cérébrale. - À l’issue du protocole, les animaux seront anesthésiés profondément avant la réalisation des prélèvements biologiques terminaux.
Impact sur les animaux
Les animaux inclus dans ce projet pourront présenter différents effets indésirables liés aux procédures expérimentales. Pour les animaux soumis à une chirurgie intracrânienne, les effets attendus incluent principalement une douleur post-opératoire transitoire, une gêne locale liée à l’incision et à la présence de l’implant, ainsi qu’un risque limité d’inflammation ou d’infection locale. Ces effets sont principalement observés dans les jours suivant l’intervention chirurgicale. Les séances d’entraînement et les tests d’effort peuvent induire une fatigue musculaire transitoire. De manière occasionnelle, de légères lésions superficielles au niveau des pattes ou des ongles peuvent apparaître et s’accompagner de petits saignements. Ces effets restent généralement légers, réversibles et de courte durée. Les prélèvements sanguins peuvent entraîner un stress transitoire lié à la contention ainsi qu’une douleur brève liée à la ponction. Dans de rares cas, une mauvaise tolérance au prélèvement sanguin peut être observée. Les tests comportementaux utilisés dans ce projet sont non aversifs et n’induisent pas de douleur. Ils peuvent néanmoins être associés à un stress léger et transitoire lié à la nouveauté de l’environnement ou aux manipulations. En fin de protocole, les animaux seront placés sous anesthésie générale profonde avant la réalisation des prélèvements terminaux, sans perception de douleur.
Devenir
À l’issue des procédures expérimentales, les animaux ne seront pas réutilisés dans d’autres projets et seront mis à mort de manière réglementaire. Pour les animaux inclus dans la procédure 1 (tests comportementaux, entraînement, prélèvements sanguins), la mise à mort est justifiée par la nécessité de réaliser des prélèvements biologiques terminaux (cerveau, sang intracardiaque, muscles squelettiques), indispensables aux analyses prévues dans le cadre du projet et ne pouvant être obtenus chez des animaux vivants. Pour les animaux inclus dans la procédure 2, ayant subi des interventions chirurgicales intracrâniennes avec implantation (injection d’AAV, lentilles d’imagerie ou électrodes), la mise à mort est justifiée par le caractère invasif et irréversible de ces procédures, par la présence d’implants intracrâniens permanents, ainsi que par la nécessité de réaliser des prélèvements terminaux du tissu cérébral pour des analyses histologiques et moléculaires post-mortem. La réutilisation ou la remise en vie des animaux n’est pas envisagée, car elle serait incompatible avec les exigences scientifiques du projet et pourrait compromettre le bien-être animal. Dans tous les cas, la mise à mort sera réalisée conformément à la réglementation en vigueur, sous anesthésie générale profonde, et selon des méthodes visant à éviter toute douleur ou souffrance. Les animaux atteignant un point limite au cours des procédures seront euthanasiés sans délai, conformément aux critères prédéfinis.
Remplacement
Le principe de remplacement a été soigneusement évalué lors de la conception de ce projet. À ce jour, il n’existe aucune méthode alternative permettant d’étudier de manière intégrée les effets de l’entraînement physique sur les fonctions cognitives et la plasticité cérébrale dans un organisme vivant. Les approches in vitro, ex vivo ou in silico ne permettent pas de reproduire la complexité des interactions entre l’exercice physique, le métabolisme systémique (notamment le lactate), l’activité cérébrale et les performances cognitives. En particulier, l’étude conjointe des adaptations comportementales, métaboliques et neurophysiologiques induites par différents types d’entraînement nécessite un modèle intégrant à la fois les systèmes musculaire, cardiovasculaire et nerveux central. Le rat constitue à ce titre un modèle biologique pertinent et largement validé pour l’étude des mécanismes de neuroplasticité dépendants de l’exercice, en raison de la similarité de ses réponses physiologiques et cognitives avec celles observées chez l’humain, ainsi que de la possibilité d’y réaliser des mesures fonctionnelles in vivo longitudinales. En l’absence de modèle de substitution permettant de répondre aux objectifs scientifiques du projet, le recours à l’animal est donc scientifiquement et méthodologiquement justifié.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisé dans ce projet a été strictement limité au minimum nécessaire pour répondre aux objectifs scientifiques, tout en garantissant la robustesse statistique des analyses. La taille des effectifs a été définie afin de prendre en compte les variables biologiques majeures que sont le sexe, l’âge et le type d’entraînement, sans multiplier artificiellement les groupes expérimentaux. Les animaux sont répartis en deux procédures regroupant l’ensemble des manipulations réalisées sur un même individu. Cette organisation permet d’éviter le double comptage des animaux et de limiter le nombre total d’animaux utilisés. Le protocole expérimental repose sur une approche longitudinale, permettant la réalisation de plusieurs mesures comportementales, physiologiques et biologiques chez un même animal au cours du temps, incluant des mesures intermédiaires et terminales. Cette stratégie réduit significativement le nombre d’animaux nécessaires par rapport à des plans expérimentaux indépendants à chaque temps. Les animaux sont randomisés entre les différentes conditions expérimentales afin d’homogénéiser les groupes et de limiter la variabilité interindividuelle. Les comparaisons statistiques sont réalisées en utilisant des méthodes adaptées à la structure des données, incluant des analyses à mesures répétées pour les suivis longitudinaux, ainsi que des comparaisons intergroupes lorsque cela est pertinent. Enfin, les différentes modalités expérimentales in vivo (stratégies virales ou électrophysiologie) reposent sur des principes techniques communs et sont regroupées au sein des mêmes procédures, ce qui permet de maximiser l’information obtenue par animal et de limiter le recours à des groupes supplémentaires.
Raffinement
A l’arrivée des animaux, une période d'acclimatation de 7 jours est respectée. Une importance particulière est portée au suivi des animaux pour prévenir et remédier à l’apparition de douleur ou de mal-être. Les points limites sont fixés avant le début des expérimentations (cf. plus bas les points limites détaillés). Les animaux seront hébergés par 2 ou 3 par cage selon leur poids (jamais seuls, pas d’isolement social). Des enrichissements multiples leur sont proposés (Tunnel buchette diamond twist), en alternance, pour limiter l’habituation et l’ennui. Les actes pouvant générer de la douleur seront réalisés sous anesthésie et/ou analgésie. Par ailleurs, les animaux seront habitués à la manipulation par les expérimentateurs ainsi qu’aux environnements nouveaux (outils de mesure, donc tapis roulant, comportement, plateforme du Barnes Maze). afin de réduire le stress. Après les poses de fenêtres intracraniennes et électrodes d’enregistrement d’électrophysiologie, les animaux seront surveillés (1 à 2 fois par jour) en phase post-opératoire durant les 4 premiers jours par les expérimentateurs et animaliers. La nourriture sera à disposition de l'animal directement dans la cage. Concernant les points limites, si le rat est prostré ou en retrait, si ses poils sont hérissés (voir plus bas les points limites détaillés), il sera euthanasié par le responsable du projet. Avant les prélèvements du cortex et de l’hippocampe, les rats seront anesthésiés sous isoflurane (induction uniquement 4-5 %) avant d’être anesthésié avec de la Zoletil (tiletamine + zolazépam) 40 mg/kg + Domitor (médétomidine) 0,3-0,4 mg/kg. Les tissus cérébraux seront prélevés après décapitation. Les prélèvements sanguins ainsi que les doses et volumes d’injection d’analgésiques, de sérum physiologique, seront réalisés selon les recommandations éthiques [doses et volume adaptées en fonction des voies d’administration, i.e., voie intrapéritonéale (i.p.), voie sous-cutanée (s.c.) ou voie intraveineuse (i.v.)]. Toutes les interventions chirurgicales se feront également sous analgésie systémique (buprénorphine : 0,05 mg/kg max), y compris avant la perfusion intracardique. Pour chaque anesthésie, les animaux seront placés sur un tapis chauffant retro-contrôlé et seront maintenus à une température comprise entre 36,5 et 37,5°C, et du gel ophtalmique sera déposé sur les yeux.
Choix des espèces
Afin d’étudier les conséquences cérébrales de l'entrainement d'endurance, il est nécessaire d'utiliser des animaux qui soient capables de réaliser ces tâches locomotrices et cognitives. Pour étudier les effets d'une stratégie d'entrainement, le recours à l'animal est donc incontournable, surtout lorsque l’on veut proposer des entrainements transférables à l’Homme. Pour cela, nous allons nous baser sur des repères physiologiques (commun à l’humain et le rat tel que le seuil lactique) pour déterminer les vitesses d’entrainement. Les procédures expérimentales décrites plus bas ne pourront pas être remplacées par d'autres méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants et susceptibles d'apporter le même niveau d’information. Les mesures utilisées (moléculaires et in vivo à l’étage cellulaire) ne trouvent pas d’équivalent chez l’humain. Des rats âgés de P60 (entre 180-300g) à 12 mois seront utilisés dans ce projet car la grande majorité des résultats de la littérature concernant ce modèle a été obtenue sur des rats appartenant à cette gamme de poids (du jeune adulte à l’animal vieillissant).
Caractérisation des atteintes neuromusculaires spinales dans des modèles murins de sepsis
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
500 souris mâles vont être utilisées, chacune opérée pour recevoir un traceur dans le muscle de la patte arrière, puis rendue septique. 240 d'entre elles subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, avec une seconde chirurgie de l'abdomen, et le porteur annonce pour celles-là des effets plus marqués, moins d'activité, une perte de poids, des déplacements difficiles, une baisse de température et une douleur post-opératoire supplémentaire. Le bénéfice avancé reste de mieux comprendre pourquoi les patients qui survivent à un sepsis restent faibles, les pistes de prévention étant renvoyées au long terme. Toutes sont tuées pour récupérer la moelle épinière et les muscles.
Objectifs
Le sepsis est une maladie grave provoquée par une réponse excessive de l’organisme à une infection. Il peut entraîner des atteintes de plusieurs organes, mais aussi une faiblesse musculaire importante. Cette faiblesse gêne la récupération des patients, mais ses causes restent encore mal connues. Dans notre laboratoire, nous avons observé, chez la souris, que deux modèles expérimentaux de sepsis entraînent des troubles neuromusculaires associés à la présence de structures inflammatoires appelées « pièges extracellulaires » dans la moelle épinière. Ces structures pourraient participer aux anomalies observées, mais leur rôle exact reste à préciser. L’objectif de ce projet est d’étudier plus précisément les cellules nerveuses de la moelle épinière qui commandent un muscle de la patte arrière, le muscle gastrocnémien et de mieux comprendre comment le sepsis altère la commande nerveuse des muscles et quel rôle jouent les pièges extracellulaires dans ces atteintes.
Bénéfices attendus
Le principal bénéfice attendu de ce projet est de mieux comprendre les mécanismes responsables de cette faiblesse musculaire, en particulier au niveau des cellules nerveuses qui commandent les muscles. L’étude portera plus précisément sur les neurones qui contrôlent le muscle gastrocnémien, situé dans la patte arrière. La comparaison entre deux modèles de sepsis chez la souris permettra de déterminer ce qui est commun aux deux situations et ce qui leur est propre. À plus long terme, ces travaux pourraient aider à identifier de nouvelles pistes pour prévenir ou réduire les complications neuromusculaires du sepsis et ainsi améliorer la récupération des patients.
Procédures
Une partie des animaux subiront une chirurgie (chirurgie durant environ 15 min) consistant en une incision de la peau d’une des pattes arrière afin d’injecter le muscle gastrocnémien avec un traceur permettant d’identifier les motoneurones de la moelle épinière qui innervent ce muscle. Ils recevront ensuite 3 jours à une semaine plus tard une injection d’un composé permettant d’induire une inflammation systémique (durée pour réalser l’injection : 2 minutes). Une autre partie des animaux recevront la même chirurgie d’injection de traceur dans le muscle gastrocnémien. Ils recevront ensuite 3 jours à une semaine plus tard une deuxième chirurgie sous anesthésie générale (chirurgie durant environ 20 minutes), permettant de créer le modèle de choc septique, afin de mimer la pathologie humaine. Juste avant la fin de l’expérience, une mesure fonctionnelle musculaire terminale non-invasive sera également réalisée pour évaluer la réponse neuromusculaire du muscle (évaluation durant environ 20 minutes)
Impact sur les animaux
Les animaux pourront ressentir des effets passagers liés aux différentes étapes de l’étude. L’injection du traceur dans le muscle de la patte arrière nécessitera une petite intervention réalisée sous anesthésie. Elle pourra entraîner une gêne temporaire, une légère douleur après le réveil et un petit inconfort pour se déplacer pendant un court moment. Les modèles de sepsis utilisés dans cette étude pourront aussi provoquer une dégradation transitoire de l’état général des animaux. Ceux-ci pourront être moins actifs, perdre un peu de poids, se déplacer plus difficilement et présenter une baisse de température. Dans le modèle le plus sévère, qui nécessite une chirurgie abdominale, ces effets pourront être plus marqués et s’accompagner d’une douleur post-opératoire supplémentaire. Les animaux des groupes témoins pourront, eux aussi, présenter des effets passagers liés à l’injection ou à la chirurgie contrôle.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin du protocole, et les tissus récupérés pour être utilisés dans des analyses tissulaires, cellulaires et moléculaires.
Remplacement
À l’heure actuelle, il n’existe pas de méthode alternative permettant d’étudier en même temps les effets du sepsis sur l’inflammation, la moelle épinière, les cellules nerveuses qui commandent les muscles et le fonctionnement musculaire lui-même. Des méthodes réalisées uniquement sur des cellules ou des tissus isolés ne permettent pas de reproduire toute la complexité de ces phénomènes dans un organisme entier. L’utilisation de l’animal est donc nécessaire pour comprendre comment ces différents mécanismes interagissent au cours du sepsis.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisé sera réduit au minimum nécessaire pour obtenir des résultats fiables. Le projet a été conçu à partir de l’expérience déjà acquise par le laboratoire avec ces modèles de sepsis et en tenant compte des analyses prévues en fin d’étude. Seuls quatre groupes seront étudiés, avec pour 2 groupes expérimentaux et leur groupe témoin respectivement, afin de répondre à la question posée en utilisant le moins d’animaux possible.
Raffinement
Une attention particulière sera portée au bien-être des animaux pendant toute l’étude. L’injection du traceur dans le muscle sera réalisée sous anesthésie générale, avec des mesures adaptées pour limiter la douleur. Les interventions seront menées dans de bonnes conditions d’hygiène, avec du matériel approprié, afin de réduire au maximum l’inconfort et les effets liés au geste. Après chaque procédure, les animaux seront surveillés attentivement après chaque expérimentation jusqu’à leur réveil complet puis de façon régulière. Leur état général, leur déplacement, leur poids, leur température et l’aspect de la zone opérée seront contrôlés. Les animaux soumis aux modèles de sepsis bénéficieront d’un suivi renforcé. La chirurgie utilisée pour le modèle le plus invasif sera également réalisée sous anesthésie, avec prise en charge de la douleur avant et après l’intervention. Toutes les procédures seront effectuées par du personnel formé, afin de réduire autant que possible la douleur, le stress et la durée des manipulations.
Choix des espèces
La souris a été choisie car c’est une espèce couramment utilisée en recherche biomédicale, bien connue et bien adaptée à ce type d’étude. Elle permet de travailler dans des conditions standardisées, ce qui aide à obtenir des résultats fiables et comparables. Sa petite taille et son cycle de vie court facilitent également le suivi des animaux dans de bonnes conditions. Cette espèce est particulièrement utile pour étudier les effets du sepsis sur les muscles, les nerfs et la moelle épinière. Les modèles utilisés dans ce projet sont déjà bien décrits chez la souris, ce qui permet de mieux interpréter les résultats et de les comparer à ceux d’autres études. La souris est aussi adaptée aux techniques nécessaires ici, comme l’injection d’un traceur dans le muscle et l’analyse de la moelle épinière en fin d’étude. Les animaux utilisés seront de jeunes adultes mâles, âgés de 8 à 12 semaines. Ce choix permet d’éviter les effets liés à la croissance ou au vieillissement, qui pourraient influencer les résultats. Il permet aussi de se rapprocher davantage de la situation étudiée chez l’adulte humain.
Etude chez la souris du rôle pubertaire des neurones glutamatergiques et gabaergiques exprimant l’estradiol dans l’organisation et la plasticité des régions hypothalamiques contrôlant la fonction de reproduction.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Un lot de souris femelles est privé de ses ovaires par chirurgie et reçoit un implant hormonal, pour les rendre réceptives et servir de partenaires aux tests de comportement sexuel des mâles. 2 916 souris au total vont être utilisées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie subit une chirurgie du cerveau de trente à quarante-cinq minutes, les mâles sont hébergés seuls avant les tests d'accouplement qui durent neuf heures, et le porteur relève lui-même le stress lié à cet isolement. La majorité est tuée pour prélever le cerveau, une petite partie est tuée sans aucun prélèvement, parce que ces femelles ne servent plus une fois leur implant hormonal périmé.
Objectifs
L’infertilité est aujourd’hui un enjeu majeur de santé publique dont les causes et les mécanismes d’action demeurent mal compris. La fertilité repose sur une régulation adéquate par le cerveau des régions impliquées dans les fonctions de reproduction. L'organisation de ces structures cérébrales, en particulier dans l’hypothalamus, est contrôlée par les hormones stéroïdes sexuelles, testostérone et estradiol, pendant des périodes critiques de développement, de la naissance à la puberté. Le but de ce projet de recherche est de comprendre le rôle de l’œstradiol au cours du développement pubertaire dans les changements de plasticité de l’hypothalamus. Des souris seront utilisées afin d’investiguer les mécanismes d’action de l’œstradiol dans l’organisation pubertaire des réseaux neuraux sous-jacents la régulation des fonctions de reproduction. Les données issues de ce projet aideront à mieux comprendre les troubles pubertaires et contribueront à élucider les mécanismes d’actions impliquées dans le contrôle des fonctions de reproduction mâle et femelle. Cela pourrait ainsi conduire à développer des stratégies thérapeutiques spécifiques au sexe et à l’âge pour remédier aux troubles de la fertilité.
Bénéfices attendus
La puberté est une période critique de la vie qui permet d’atteindre la maturité sexuelle et ainsi permettre la reproduction. C’est une période cruciale de transition entre l’enfance et l’âge adulte qui, en plus de l’apparition des caractères sexuels secondaires, s’accompagne d’importants changements psychiques et comportementaux. Néanmoins de manière surprenante les mécanismes cérébraux sous-tendant ces changements sont aujourd’hui encore mal compris. Les données obtenues dans ce projet contribueront à déterminer les mécanismes d’action qui contrôlent l’organisation pubertaire du cerveau par les hormones stéroïdes sexuelles. Ceci est particulièrement pertinent si nous voulons développer de meilleurs traitements pour les troubles de la puberté mais également pour les troubles psychiatriques et comportementaux qui se manifestent souvent pendant cette période.
Procédures
Une partie des souris mâles et femelles subira une chirurgie au niveau du cerveau sous anesthésie générale et avec une analgésie pré et post-opératoire. La chirurgie durera entre 30 et 45 minutes maximum. Un lot de souris femelles subira un acte de chirurgie afin d’induire la réceptivité par retrait chirurgical des ovaires et pose d’un implant hormonal. La chirurgie durera maximum 10 minutes sur animaux anesthésiés et recevant une analgésie pré et post-opératoire. Ces femelles subiront également 2 injections d’hormones avant les tests de comportement sexuels. Le comportement des mâles et femelles sera analysé à l’âge adulte : - comportement spontané d’accouplement (2 tests séparés de 15 jours, d’une durée 9h pour les mâles ; 3 tests séparés de 10 jours d’un durée de 30 minutes pour les femelles, sur animaux vigiles). - test d’activité locomotrice spontanée (durée de 120 minutes sur animaux vigiles) et test d’anxiété spontanée (durée de 9 minutes sur animaux vigiles). Une partie des animaux subiront une chirurgie terminale sous anesthésie et analgésique d’une durée de 20 minutes maximum. Les animaux restants seront anesthésiés profondément et euthanasiés. A l’issue de cet acte terminal les prélèvements sont réalisés pour analyse.
Impact sur les animaux
Les chirurgies au niveau du cerveau des souris se feront sous anesthésie. Les éventuels nuisances et effets indésirables à court et à long terme liés à cette chirurgie sont une hypothermie, un arrêt cardio-respiratoire liée à l’anesthésie, une douleur post-opératoire se traduisant par une apparence, une position et des comportements anormaux ainsi qu’une perte de poids rapide. Les injections d’anesthésiques et d’antalgiques peuvent générer une douleur légère au point de piqure. Un léger inconfort peut être généré par la première introduction des souris dans les dispositifs liés aux tests comportementaux. Un stress peut être lié à l’hébergement individuel des mâles avant les tests de comportements. L’anesthésie effectuée pour les ovariectomies est également associée à certains risques (hypothermie, arrêt cardio-respiratoire…). De plus, un stress peut être lié à la chirurgie effectuée chez les femelles. Cette chirurgie peut également entrainer des douleurs.
Devenir
La majorité des animaux seront euthanasiées afin de prélever les cerveaux nécessaires à la réalisation des analyses histologiques et fonctionnelles. Une faible partie des animaux seront euthanasiés sans prélèvement à la fin des expériences de comportement car ces souris femelles ne peuvent être réutilisées au-delà de la période de validité des implants délivrant des hormones pour étudier le comportement sexuel des mâles.
Remplacement
L'étude du rôle de l’œstradiol dans la neuroplasticité de l’hypothalamus au cours du développement pubertaire nécessite des modèles animaux pour pouvoir étudier le réseau neuronal complexe au sein de l’organisme entier. Des animaux vivants seront donc nécessaires pour ce projet. Ce projet comporte des analyses neuroanatomiques et neuroendocrines. Il n'est donc pas possible de le développer par des méthodes alternatives et/ou substitutives.
Réduction
Le nombre total d'animaux utilisé est de 2916, ce qui permet une analyse combinée des mâles et des femelles et cela à différents stades du développement pubertaire. Des protocoles biologiques différents ne permettent pas d’effectuer toutes les analyses sur les mêmes échantillons. L’expertise scientifique de l’équipe dans l’étude neuroanatomique des fonctions de reproduction permet de connaitre le nombre d’animaux nécessaire par groupe afin d’obtenir des résultats fiables. Dans un souci de réduction du nombre d’animaux, nous déterminerons avec une première cohorte d’animaux les meilleures conditions d’injection des vecteurs viraux. Les effectifs utilisés ont été calculés au plus juste grâce à un calcul de puissance. Des analyses statistiques seront effectuées afin de réaliser une interprétation fiable des résultats. Afin de réduire le nombre d'animaux, les organes non utilisés dans ce projet (hypophyse, ovaire, dents, squelette...) seront proposés aux collaborateurs de l'équipe comme cela est fait habituellement. Par ailleurs, les résultats obtenus au fil de la réalisation de ce projet nous permettront d’affiner nos besoins et donc de réduire le nombre d’animaux nécessaires. En effet, nous envisageons de sélectionner les conditions induisant une perturbation du comportement sexuel à l’âge adulte, lors des premières expérimentations, afin de conserver uniquement celles-ci dans les expérimentations suivantes. Le nombre d’animaux indiqué dans cette demande correspond donc au nombre maximal d’animaux pouvant être utilisés dans cette étude.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans une animalerie, sous la supervision de soigneurs et d’un vétérinaire qualifié. L'hébergement des animaux sera réalisé conformément à la directive européenne 2010/63/UE en termes d'espace et d'environnement. Les souris seront soumises à un cycle lumière- obscurité de 12h dans un environnement à température contrôlée avec un accès ad libitum à la nourriture et à l'eau. Les cages complètes seront changées chaque semaine. Pour l'enrichissement, un nid sera placé dans la cage. Avant chaque procédure chirurgicale, une analgésie sera effectuée par l’injection d’un analgésique 20 minutes avant la procédure. Les souris seront surveillées et pesées quotidiennement en post-opératoire, puis hebdomadairement afin de s'assurer que toute souris présentant un ou plusieurs points limites sera euthanasiée. La douleur post-opératoire sera prise en charge par injection d’un analgésique durant les 3 jours suivant les chirurgies. Toutes les euthanasies des animaux seront effectuées sous anesthésie générale. L'anesthésie profonde de l'animal est vérifiée par le pincement de la patte arrière et l'absence du réflexe de clignement de paupière suite à une stimulation de l'œil. Une analgésie sera effectuée 20 minutes avant la chirurgie terminale.
Choix des espèces
La souris est l'un des modèles les mieux caractérisés pour ces études neuroendocrines et neuroanatomiques grâce à la disponibilité d'outils biotechniques (anticorps, lignées transgéniques...), et de données dans la littérature permettant d'une part de comparer les résultats obtenus avec ceux des autres laboratoires et d'autre part d'implémenter les connaissances sur cette thématique. Des souris mâles et femelles adultes seront utilisées. De plus, des souris mâles et femelles seront utilisées à différents âges prépubertaires et pubertaires. Ce projet vise à étudier la neuroplasticité de l’hypothalamus au cours du développement pubertaire, l’utilisation de ces différents âges permettra d’étudier le plus précisément possible les mécanismes d’action de l’estradiol lors du développement pubertaire.