Système nerveux

3114 contenus, page 180 sur 260
  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Souris : 80
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ -
▲ 80
Devenir
 -
 -
 -
 80

80 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Porteuses d'un modèle de sclérose latérale amyotrophique, elles subissent des injections quatre jours par semaine et une ouverture de la barrière entre le sang et la moelle épinière sous anesthésie chaque semaine pendant cinq semaines, la moitié étant suivies jusqu'au stade terminal de la paralysie. Le porteur reconnaît une perte de force musculaire, une paralysie progressive, et des risques d'hypothermie et d'arrêt cardiaque liés aux anesthésies répétées. Il affirme que ce modèle murin est le seul à reproduire la paralysie progressive de l'adulte, justifiant le recours à la souris.

Objectifs

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative grave qui touche 7000 adultes en France, caractérisée par une atteinte des motoneurones et résultant par la paralysie et le décès des patients 2 à 5 ans après le diagnostic. Le seul traitement utilisé en clinique, le Riluzole, ne permet de prolonger la survie que de 2 mois en moyenne. Les barrières entre le sang et le cerveau, hémato encéphalique (BHE) et entre le sang et la moelle épinière, hémato médullaire (BHM) sont des structures limitant le passage des molécules du sang vers le système nerveux central et représentent donc un challenge dans le traitement des maladies neurologiques et particulièrement de la SLA, qui ne trouve à ce jour pas de traitement satisfaisant. Il est aujourd’hui possible d’ouvrir cette barrière de manière transitoire et sans danger. Il a été montré que certaines cellules immunitaires dans des modèles murins de SLA permettaient de ralentir la progression de la maladie. L’objectif de notre étude sera de réaliser une approche combinée, avec une stimulation de ces cellules immunitaires associée à une ouverture transitoire de la barrière hématomédullaire, permettant d’augmenter leur infiltration dans le système nerveux central pour ralentir d’autant plus la progression de la maladie.

Bénéfices attendus

L’objectif de cette étude est de chercher à ralentir la progression de la maladie, en induisant une immunomodulation locale par ouverture de la barrière hématomédullaire et stimulation de certaines cellules immunitaires. A plus long terme, en cas d’efficacité, un passage en essai clinique chez l’homme est envisagé. Des méthodes existent déjà chez l’homme pour ouvrir la barrière hémato encéphalique et un dispositif d’ouverture adapté aux patients atteins de SLA pourrait voir le jour si l’étude préclinique s’avère positive.

Procédures

Les souris arriveront déjà numérotées par QR code auriculaire donc aucune procédure supplémentaire de numérotation ne sera nécessaire. Un génotypage sur prélèvement d’un petit bout de queue sera réalisé. Ce prélèvement aura lieu sous anesthésie générale, à l’occasion de la première anesthésie réalisée pour ouverture de la barrière hématomédullaire. • Injection d’un traitement immunomodulateur 4 jours par semaine pendant 5 semaines • Ouverture de la barrière hématomédullaire sous anesthésie générale durant une heure, 1 jour par semaine pendant 5 semaines. Cette procédure ne requiert aucune chirurgie et dure 5 minutes. Mesures dans chaque groupe : • 3 Prélèvements sanguins : un prélèvement toutes les 2 semaines • Pesée : une fois par semaine • Force musculaire : 1 fois par semaine pour suivre l’évolution de la maladie et l’effet du traitement. Durée du test 1 minute. Toutes les souris (N=80 souris au total, 4 groupes de 20 souris) seront euthanasiées par surdosage en anesthésiques. Dix souris/ groupe seront euthanasiées au stade symptomatique et 10 seront suivies jusqu’au stade terminal. Des prélèvements de tissus après euthanasie des animaux seront réalisés chez toutes les souris pour analyse du traitement sur la maladie.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables attendus sont : • l’effet de la maladie sur les animaux, la perte de force musculaire et la paralysie progressive liée au modèle • le stress éventuel lié au test de force musculaire une fois par semaine sur les animaux entre l’âge de 48 et environ 162 jours, au cours de la maladie • un stress lié à la contention et la douleur de la piqure au cours des injections sous-cutanées répétées (4 jours par semaine et pendant 5 semaines consécutives) de l’immunomodulateur ou de placébo et des prélèvements sanguins • des irritations ou infections potentielles liées aux injections répétées intraveineuses des microbulles (ou placebo) pour l’ouverture de la barrière hémato médullaire une fois par semaine pendant 5 semaines consécutives • des conséquences négatives sur la maladie ainsi des hypothermies, hypoventilations et potentiellement des arrêts cardiaques liés aux anesthésies répétées (une fois par semaine pendant 5 semaines).

Devenir

Tous les animaux seront utilisés à la fin de la procédure pour des études d’histologie ou de transcriptomique et seront donc euthanasiés.

Remplacement

Ces modèles animaux sont actuellement les seuls qui permettent de reproduire la paralysie progressive chez l’adulte dans le cadre de la sclérose latérale amyotrophique et donc de modéliser la physiopathologie humaine, raison pour laquelle notre projet nécessite l’utilisation de ces souris.

Réduction

Pour mener à bien cette étude et obtenir un résultat interprétable il est nécessaire de former 4 groupes de N=20 souris/groupe selon le traitement administré. Groupe 1: ouverture de la barrière hématomédullaire et stimulation du système immunitaire, groupe 2 : ouverture de la barrière sans stimulation du système immunitaire, groupe 3 :stimulation du système immunitaire sans ouverture de la barrière, groupe 4, contrôle : ni stimulation, ni ouverture de la barrière. Nous utiliserons le nombre d’animaux minimal nous permettant d’obtenir un résultat statistiquement significatif d’après les lignes directives publiées et nos études précédentes pour déterminer le nombre de souris par groupe (calcul de puissance), afin de pouvoir obtenir une conclusion scientifique à l’ensemble de nos travaux. Nous utiliserons: N=10 souris/groupe pour les courbes de suivi de la maladie et N=10 souris/groupe pour des analyses au stade symptomatique de la maladie. Dans chacun de ces sous-groupes de N=10 souris, N=5 souris serviront à des études histologiques, N=5 souris serviront à des études de transcriptomiques. Nombre total de souris = 80 souris. Tous les effets seront analysés par des tests statistiques appropriés pour les courbes de survie, les analyses histologiques et transcriptomiques.

Raffinement

Toutes les précautions seront prises afin de n’imposer aucune souffrance ou une contrainte minimale aux souris utilisées et nous avons, pour chaque procédure, défini un point limite. Pour la stimulation environnementale, nous utilisons toujours des petites maisons en carton et des fibres en carton permettant de faire des nids dans chaque cage. Un programme d’enrichissement sera suivi en ajoutant dans la cage les éléments suivants : « Mouse house » ou carrés de coton pour nids. Les femelles seront hébergées ensemble à 5 souris par cage. Si la maladie des souris n’est pas synchrone d’une souris à l’autre, les souris ayant du mal à se déplacer (pour cause de paralysie engendrée par la maladie SLA) seront séparées pour éviter que les souris plus vives ne les piétinent. Elles seront dans ce cas isolées avec les autres souris paralysées (2 à 5 souris/ cage sauf cas exceptionnel et peu probable où il n’y aurait qu’une souris dans cet état). Un mélange de poudre de nourriture et d'eau (bouillie) sera proposé dans la cage aux souris ayant des difficultés à se déplacer afin d'éviter une déshydratation et une dénutrition. Un soin particulier sera apporté aux yeux des souris partiellement paralysées qui peuvent être salis. Ils seront observés quotidiennement et nettoyés à l’eau stérile en cas de suintement ou à la vétadine en cas de rougeur (suspicion d’infection). Proche du stade terminal, les souris seront surveillées 1 à 2 fois par jour, tous les jours de la semaine (week-ends inclus). Bien que la sonication soit parfaitement indolore, afin d’éviter le stress lié à une contention, les animaux recevront une anesthésie chimique.

Choix des espèces

Il existe différents modèles animaux utiles pour étudier la SLA : souris, rats, poissons, mouches, vers. Cependant, nos questions concernent les interactions entre motoneurones et cellules immunitaires dans un système nerveux central mammifère. Par conséquent, poissons/mouches/vers ne sont pas de bons modèles pour répondre à nos questions. Nous utilisons aussi des cultures cellulaires mais, celles-ci ne peuvent pas permettre d’évaluer un effet sur la progression de la maladie dans un modèle intégré et de mesurer un infiltrat cellulaire dans le système nerveux central. Nous avons une grande expérience des souris et le modèle est mieux établi chez la souris que chez le rat; c’est pourquoi nous avons décidé d’utiliser les souris comme modèle pour ce projet. Nous utiliserons des souris adultes, plus particulièrement au stade symptomatique aux alentours de 5 mois et au stade terminal de la maladie. Les souris SLA atteignent le stade terminal vers l’âge de 6 mois.

  • Recherche fondamentale
    • Autre recherche fondamentale
    • Oncologie
    • Système nerveux
Souris : 200
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ -
▲ 200
Devenir
 -
 -
 -
 200

200 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles sont isolées en cage individuelle jusqu'à la fin de l'expérience, soumises à des stress répétés, injection d'ACTH et nage forcée, puis reçoivent des substances et des prises de sang, pour créer un modèle de dépression résistante aux traitements et tester l'effet de la lumière. Le porteur justifie l'effectif de dix animaux par groupe autant par la puissance statistique que pour "éviter tout scepticisme de la part de rapporteurs lors de la publication". Il affirme que l'usage d'animaux vivants est "incontournable" pour analyser une dépression pharmaco-résistante, malgré des approches in vitro déjà menées.

Objectifs

La dépression majeure concerne environ 17 % de la population française, ce qui en fait le trouble psychiatrique le plus fréquent. La classe d’antidépresseur prescrite en première intention sont les inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine, mais 50% des patients déprimés ne répondent pas correctement à ce type de traitement, d'où l'importance de chercher de nouvelles stratégies capables de potentialiser leur effet.

Bénéfices attendus

Nous prévoyons que ces deux modèles induisent des comportements pseudo-dépressifs stables et résistants à des traitements classiques mais également en développements. De même, le traitement par la lumière seule ne devrait pas avoir d’effet antidépresseur. En revanche, le traitement par la lumière permettrait de potentialiser la réponse antidépressive des antidépresseurs résistants.

Procédures

Les interventions prévues sont : 1) Les animaux seront isolés dans des cages individuelles jusqu’à la fin de l’expérimentation. Cependant, les animaux pourront voir leurs congénères et auront aussi accès à leurs odeurs et bruits. 2) Les animaux subiront des administrations de substances actives et de prélèvements sanguins sur animal vigile, 3 fois moins de 7 minutes.

Impact sur les animaux

Les animaux peuvent être soumis à différentes nuisances listées ci-dessous : 1) dès réception et jusqu’à la fin des procédures, les animaux seront placés individuellement dans des cages munies d’un capteur infrarouge permettant de mesurer le rythme de leur activité locomotrice en continu. Cependant, les cages sont placées dans une armoire, et les animaux ont donc accès aux odeurs et bruits de leurs congénères. 2) les animaux subiront un changement de cycle pendant 14 jours pour pouvoir effectuer les tests comportementaux à l’obscurité. 3) Les animaux subiront des stress (injection ACTH, nage répétée) afin de valider le modèle de dépression pharmaco résistant. 4) Les animaux subiront des administrations de substances actives et des prélèvements sanguins.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à la fin des expérimentations. Ayant subi un protocole pharmacologique et/ou de stress chronique, les animaux ne peuvent pas être réutilisés dans une autre étude pour éviter tous biais.

Remplacement

Des approches in vitro sont déjà réalisées au laboratoire (évaluation de la neurogène et de la synaptogenèse, électrophysiologie in vitro). Cependant, l'utilisation de modèles complexes, i.e. d'animaux vivants, est incontournable afin d'analyser les réponses antidépressives dans des modèles de dépression pharmaco-résistants.

Réduction

Les groupes sont formés de 10 animaux. Le nombre d'animaux utilisés est fonction de la réponse physiologique mesurée et est basé sur nos travaux précédents. Il correspond également au nombre classiquement utilisé dans la littérature pour la validation de cette réponse. Le nombre d'animaux est réduit à une valeur minimale (10 animaux par groupe) permettant d'une part d'atteindre une significativité statistique pour la validation et l'évaluation des réponses mesurées et d'autre part d'éviter tout scepticisme de la part de rapporteurs lors de la publication. Pour réduire le nombre total d'animaux, nous réalisons plusieurs tests chez le même animal et certaines mises au point techniques seront réalisées en réutilisant le même animal.

Raffinement

Des mesures seront mises en œuvre pour optimiser le bien-être des animaux. Pour pallier à l'isolement des animaux, un enrichissement est apporté dans chaque cage (nid végétal à base de fibres de coton). Pendant une dizaine de jours, ils feront l’objet d’une attention particulière afin de vérifier le bon développement du model. En cas de problème d’alimentation, les animaux auront accès à de la blédine directement dans une coupe dans la cage. L’observation des animaux sera effectuée tous les 2 jours et nous attacherons une grande importance à l'apparence physique externe et aux changements comportementaux de ceux-ci. Les points limites sont basés sur l'apparition de signes généraux évocateurs de souffrance : dyspnée, chute de température. En cas de signe de douleur (grille de score de la douleur >5), une injection analgésique de buprenorphine sera prodiguée. En cas de dépassement du point limite, les animaux seront mis à mort par anesthésie systémique avec de la kétamine et une injection létale d’euthasol. Les soins et les procédures seront réalisées par du personnel qualifié.

Choix des espèces

Les rongeurs sont choisis car il s'agit des plus petits mammifères ayant un cerveau encore suffisamment homologue à celui de l'homme pour mener des études expérimentales en neuropsychiatrie. Des animaux adultes seront utilisés car chez l'homme, les antidépresseurs sont majoritairement prescrits chez l'adulte.

  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Souris : 126
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 126
▲ -
Devenir
 -
 -
 -
 126

126 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélever la moelle épinière, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une lésion de la myéline leur est provoquée par injection d'un agent dans la moelle épinière sous anesthésie, précédée de cinq injections quotidiennes, pour étudier le rôle d'une protéine dans la réparation de la myéline, comme dans la sclérose en plaques. Le porteur indique un risque d'hypothermie, de saignement et une douleur postopératoire légère de 48 heures, ainsi que des hématomes liés aux injections répétées. Il affirme qu'après des essais sur cellules, seul le modèle animal reproduit les lésions observées dans la maladie humaine.

Objectifs

L’établissement de la gaine de myéline du système nerveux, processus nommé myélinisation, vise à protéger l’axone et à accroître considérablement la vitesse de conduction de l’influx nerveux. Dans le système nerveux central, cette myélinisation est assurée les oligodendrocytes. Au cours du développement, la formation de la gaine de myéline requiert que ces cellules subissent deux processus : la migration/prolifération des progéniteurs, appelé progéniteurs d’oligodendrocytes, puis leur différentiation en cellules capables de myéliniser. L’établissement de la gaine de myéline est crucial et les déficits occasionnés résultent en de lourdes pathologies telle que la sclérose en plaques dans le système nerveux central. L’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires contrôlant la myélinisation est donc vitale afin d’accéder à une meilleure connaissance de ce processus physiologique en conditions normale et pathologique. Des études récentes ont montré que les cellules oligodendrogliales expriment des protéines synaptiques, protéines dont les fonctions sont bien établies dans les neurones. Plusieurs études scientifiques récentes suggèrent un rôle de ces protéines dans le processus de myélinisation. Notre projet a donc pour objectif de déterminer les fonctions précises de certaines de ces protéines dans le contrôle de la myélinisation et de la remyélinisation du système nerveux central.

Bénéfices attendus

La protéine synaptique qui nous intéresse est connue pour être impliqué dans certaines maladies neurodéveloppementales et neurodégénératives, et dans lesquelles une hypomyélinisation est aussi observée. Il est donc intéressant d’étudier l’implication spécifique des protéines synaptiques dans les oligodendrocytes afin de déterminer son implication dans le processus de myélinisation et de remyélinisation du système nerveux central. In fine, ce projet pourrait nous permettre de découvrir de nouvelles cibles moléculaires pour les thérapies de neuromodulation visant à promouvoir la régénération de la myéline dans les maladies démyélinisantes.

Procédures

Afin de répondre à notre question scientifique, nous allons générer un modèle de démyélinisation de la moelle épinière par injection de lysophosphatidylcholine (LPC). Ce modèle consiste pour chaque animal âgé de 12 semaines, en une injection dans la moelle épinière, effectuée sous anesthésie générale, d’un agent induisant une lésion focale de la myéline. Cette intervention dure environ 30 minutes par animal. L’analyse de la lésion permettra d’évaluer l’impact de notre protéine sur la réparation des lésions de la myéline semblable à celles observées lors de la sclérose en plaques. Nous allons utiliser 126 animaux. Dans le cadre de notre étude, une semaine avant la procédure de chirurgie, les animaux âgés de 12 semaines recevront 5 injections intrapéritonéales sur 5 jours consécutifs sur animal vigile (5 secondes par animal). 48 heures après la dernière injection, les animaux subiront une chirurgie sous anesthésie et analgésie pour une injection unique dans la moelle épinière (30 minutes par animal). Ils seront maintenus pendant différents temps post-chirurgie (4, 7, 14, 21 ou 30 jours). A l’issue du temps de maintien prévu, les animaux seront tous euthanasiés selon une méthode réglementaire en vue des prélèvements des moelles épinières. Pour éviter toute souffrance aux animaux durant les procédures, ils seront sous anesthésie générale et analgésie pendant toutes les interventions, quand cela s’avèrera nécessaire.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sur les animaux lors des procédures sont liées à la chirurgie : risque hypothermique, lésion musculaire, saignement et douleur post-opératoire légère (faim, soif, stress physique et/ou thermique) durant 48 heures. Il est aussi possible d’observer un stress ainsi que l’apparition d’hématomes dus à l’injection quotidienne répétée de solutions, avant la chirurgie.

Devenir

Les prélèvements et analyses seront réalisés en post-mortem ; cela implique donc l’euthanasie de l’ensemble des animaux.

Remplacement

Après des essais préalables sur différents modèles cellulaires, seul le modèle animal est pertinent pour cette étude car nous pouvons ainsi analyser l’effet de ces molécules dans un contexte in vivo reproduisant le mieux les caractéristiques des lésions observées dans la pathologie humaine.

Réduction

Ce modèle a déjà démontré sa pertinence pour l’analyse des mécanismes de réparation des lésions de la myéline. Le nombre d’animaux (126 au total) est limité au stricte nécessaire pour obtenir des données statistiquement exploitables.

Raffinement

Les conditions d’hébergement (température, hygrométrie, éclairage et espace) et les conditions d’enrichissements de l’environnement (maison et coton), d’alimentation et de soins quand nécessaire (directive européenne 2010/63/UE) seront contrôlées quotidiennement. Pour éviter toute souffrance aux animaux durant les procédures, ils seront sous anesthésie générale et analgésie pendant toutes les interventions quand cela s’avérera nécessaire. Les animaux seront suivis régulièrement par les utilisateurs ainsi que par notre vétérinaire désignée. Ils seront stabulés en portoirs ventilés et dans des conditions de température et d’hygrométrie recommandées par les normes européennes. De plus, ils seront hébergés dans un environnement enrichi (animaux hébergés en groupe dans un nid). Les points limites sont : - perte de poids rapide ou progressive de 20 pourcents en 24h par pesée tous les jours pendant la première semaine puis 2 fois par semaine avant euthanasie ; - tumeur dont le volume est supérieur à 2 cm3; - état de choc, léthargie, inconscience, immobilité; - difficultés respiratoires L’euthanasie de l’animal sera réalisée si on observe l’un de ces critères.

Choix des espèces

Pour établir si notre protéine d’intérêt a un effet positif ou négatif sur les processus de myélinisation et de remyélinisation, la souris est un modèle de choix puisqu’en tant que mammifère, ses processus physiologiques se rapprochent de ceux décrits chez l’Homme. De plus, la facilité d’élevage et le cours temps de reproduction de cette espèce sont des avantages. Grâce à nos collaborations, l’obtention des lignées transgéniques déjà préétablies, nous a permis d’accélérer considérablement le temps nécessaire à l’obtention de la réponse scientifique, mais aussi de réduire le nombre d’animaux à générer. Notre étude aura lieu sur des animaux mâles et femelles. Ce modèle murin de démyélinisation et de réparation de la myéline est bien établi dans la littérature et au sein de notre laboratoire. La chirurgie de démyélinisation sera réalisée sur des animaux lorsqu’ils seront âgés d’au moins 12 semaines (jeunes adultes), afin d’avoir atteint une maturité suffisante du système nerveux central. De plus, à ce stade du développement, la chirurgie de la moelle épinière est facilitée par la relative faible masse musculaire et de tissus graisseux des animaux, permettant ainsi une meilleure accessibilité à la moelle lors de la chirurgie. Par la suite, les animaux seront euthanasiés à 4, 7, 14, 21 et 30 jours post-lésion, afin d’observer respectivement : -Le recrutement des cellules progénitrices des oligdendrocytes au site de lésion (4 jours post-lésion), -Leur pic de prolifération (7 jours post-lésion), -Leur pic de différenciation (14 jours post-lésion), -Et le processus de remyélinisation (entre 14 et 30 jours post-lésion).

les bases neurales de l’espace chez le macaque

(NTS-FR-271216v1 – 15/09/2023)
  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Macaques rhésus : 2
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 2
▲ -
Devenir
 -
 -
 2
 -

2 macaques rhésus vont être utilisés, maintenus en vie à l'issue et réutilisés pour la reproduction, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Déjà porteurs d'un implant crânien, ils subissent deux chirurgies du crâne sous anesthésie puis une quarantaine de séances d'enregistrement par électrodes intracrâniennes, sous restriction hydrique, pendant qu'ils naviguent dans un environnement de réalité virtuelle. Le porteur indique que les chirurgies peuvent provoquer une léthargie, une dissociation passagère et une douleur postopératoire, et que le contrôle de l'eau peut engendrer un inconfort. Il affirme que le macaque rhésus est le seul modèle doté d'un système visuel proche de celui de l'humain, justifiant le recours au primate.

Objectifs

Ce projet est le prolongement d'un autre projet pour obtenir des données manquante sur deux individus et vise à déterminer la base neuronale de la navigation, dans les structures corticales en connexion avec de l'hippocampe : les cortex rétrosplénial et cingulaire postérieur. Ces zones cérébrales sont des aires touchées de façon précoce dans les maladies neurodégénératives telle que la maladie d’Alzheimer et leur perturbation entraine des déficits de la navigation spatiale et de la mémoire épisodique chez l’homme. Des études d’imagerie ont montré qu’une hypoactivité localisée dans ces cortex est un signe précurseur précoce associé aux démences. Toutefois, à cause de la faible probabilité d’accident vasculaire cérébraux dans ce cortex, il y a très peu d’études cliniques décrivant les fonctions associées à ce cortex, ni d’études électrophysiologiques. Ainsi, le fonctionnement neuronal de ces aires sont encore très peu connus chez l’homme, malgré que, ces aires, avec l’hippocampe, aient un rôle essentiel dans la mémoire. Afin de comprendre quelles sont les propriétés fonctionnelles des cellules nerveuses dans ces régions chez le primate, nous effectuerons des enregistrements neuronaux pendant que des primates non humains naviguent dans un environnement en réalité virtuelle et effectuent des apprentissages spatiaux. Le dispositif virtuel permet un contrôle expérimental de l'entrée visuelle sensorielle et une caractérisation fine des facteurs qui influent l’intégration visuo-spatiale et mnésique dans cette zone. Ainsi, nos expériences renseigneront sur la plasticité neuronale ayant lieu dans cette région, et si une stimulation de cette zone permet d’améliorer la mémoire.

Bénéfices attendus

Notre projet permettra de caractériser les propriétés fonctionnelles des cellules neuronales au sein du cortex cingulaire postérieur, et du cortex rétrosplenial, qui sont tous deux impliqués dans la mémoire spatiale et la navigation. Nous déterminerons comment les cellules représentent l'espace visuo-spatial et la nature de leur rôle dans la mémoire grâce à un protocole qui permet leur stimulation pendant des tâches comportementales. En apportant des données neuronales fines, les résultats pourront expliquer pourquoi les atteintes de cette région entrainent des désorientations topographiques et des pertes mnésiques. Ce projet vise à documenter le rôle fonctionnel du cortex postérieur cingulaire et rétrosplénial pour lesquels il y a aujourd'hui que très peu de données.

Procédures

Les animaux sont soumis à deux chirurgies effectuées sous anesthésie générale, visant respectivement à permettre l'accès au cerveau par la mise en place d'une petite craniotomie au sein de l'implant dont les animaux sont déjà équippés, et une chirurgie de désimplantation qui permet de retirer cet implant. Les animaux seront soumis à une quarantaine de sessions d'enregistrement au cours desquelles des électrodes intracrâniennes seront descendues au sein des zones ciblées à raison de 3à 4 séances par semaine. les sessions d'enregistrement serontalternées avec des sessions d'entrainement, pour que le comportement des animaux soit optimal. Les animaux seront aussi soumis à 2 examens d'imagerie sous anesthésie générale après la craniotomie; .

Impact sur les animaux

Les chirurgies peuvent induire au réveil une léthargie et une dissociation mentale passagère, et une douleur post-opératoire qui sera maitrisée par la prise d'analgésique. L’animal est équipé d’un implant crânien qui permet d’enregistrer des données neuronales dont les bords présentent un risque infectieux. L’utilisation du contrôle hydrique peut engendrer un inconfort.

Devenir

Les animaux seront réutilisés à des fins de reproduction.

Remplacement

L’utilisation du modèle primate non-humain apparait essentiel pour la réalisation de cette étude de recherche fondamentale, utilisant des approches d’électrophysiologie et de pharmacologie. Phylogénétiquement, ce modèle d’étude pré-clinique est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle. Ainsi, les informations obtenues seront plus facilement comparables transposables et identifiables à une application chez l’humain. De plus, des taches comportementales variées peuvent être réalisées par ces animaux permettant ainsi l’étude d’un large spectre de comportements complexes. De plus notre projet porte sur la caractérisation du comportement de navigation grâce à une stimulation visuelle, pour lequel, le macaque rhésus est le seul modèle expérimental doté d’un système visuel très proche du nôtre. Aucun autre modèle animal ne présente ces caractéristiques. Par ailleurs, cette approche d’électrophysiologie telle que décrite dans le projet ne peut être à ce jour réalisée chez l’homme.

Réduction

Le nombre d’animaux est réduit à la valeur minimale permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations. De fait, nous réaliserons les enregistrements chez deux animaux afin de voir si les résultats obtenus chez l'un sont reproduits chez l'autre. Etant donné la nature des aires cérébrales intervenant précocement dans le traitement des informations visuelles, nous pensons qu'il n'est pas nécessaire de récolter des données chez plus de 2 animaux. Les deux animaux concernés par cette DAP sont déjà implantés, mais la récolte des données neuronales et la stimulation neuronale n'ont pas pu avoir lieu.

Raffinement

Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bienêtre des animaux. Les douleurs engendrées par les chirurgies seront prises en charge par un antiinflammatoire et un agent morphinique pendant au moins trois jours et jusqu’à ce que les signes de douleur disparaissent. La craniotomie réalisée chirurgicalement au sein de la chambre d’enregistrement sera la plus petite possible à l’intérieur de la chambre d’enregistrement, minimisant ainsi le possible risque d’infection. Les enregistrements seront effectués avec des microélectrodes laminaires fuselées à faible diamètre pour ne pas créer de lésion significative au niveau de la structure cérébrale d’intérêt, et pour augmenter le nombre de neurones récoltés à chaque enregistrement et réduire le nombre de sessions au minimum. La douleur éventuelle induite par le passage de l’électrode sera contrôlée par une anesthésique pulvérisée sur la dure mère. Les imageries réalisées au préalable nous permettront de cibler avec précision les régions cérébrales à enregistrer et nous indiquerons comment positionner l’électrode pour être le plus efficace possible dans la collection de données électrophysiologiques et métaboliques. Le poids de l’animal sera contrôlé de façon quotidienne, afin que le contrôle hydrique n’engendre pas de perte de poids significative. En dehors des sessions comportementales qui seront réduites le plus possible, les animaux seront hébergés dans un environnement social avec accès à de grandes volières incluant du matériel de fourrage et de multiples formes d’enrichissement. Pour favoriser des interactions sans stress excessif entre l’animal et l’expérimentateur, les animaux sont entrainés à la technique d’association positive entre un son (clicker), une action, et une récompense alimentaire. De plus, la mise en place de points limites précoces nous permet un suivi régulier du stress des animaux.

Choix des espèces

Certaines des aires cérébrales et comportements qui font l’objet de nos expériences ne sont pas exprimés chez le rongeur tels que le cortex cingulaire postérieur qui n'a pas d'équivalent histologique chez le rongeur. Le singe rhésus possède une organisation du système visuel (Fovéa, stéréospie, champ visuel binoculaire large), alliée à un développement du néocortex correspondant, similaire à celui de l'homme.

  • Recherche appliquée
    • Troubles nerveux
  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Souris : 498
Souffrances
▲ -
▲ 100
▲ 398
▲ -
Devenir
 -
 -
 -
 498

498 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvement, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance déclaré léger à modéré. Une partie subit une chirurgie lourde du crâne de deux heures et demie, pose d'une fenêtre crânienne et injection de virus dans le cervelet, d'autres passent des tests de coordination motrice, pour étudier l'ataxie de Friedreich sur un modèle de souris privé d'une protéine. Le porteur reconnaît une douleur postopératoire possible après la chirurgie du crâne, mais qualifie les tests comportementaux de non invasifs et non stressants. Il affirme qu'il n'est pas possible de reproduire en culture des réseaux neuronaux aussi complexes, justifiant le recours à la souris.

Objectifs

L’ataxie de Friedreich (AF) est une maladie neurodégénérative caractérisée par la perte progressive des neurones sensoriels. Elle mène à l’apparition de symptômes ataxiques, comme la perte de coordination des mouvements volontaires, mais affecte aussi d’autres organes comme le cœur et le pancréas. L’AF peut être déclenchée par plusieurs facteurs et est due à un déficit de la protéine frataxine (FXN) dans tous les tissus. Un modèle murin a été créé pour comprendre la maladie. Les résultats de nos collaborateurs et de notre laboratoire montrent que le modèle murin utilisé présente les symptômes de l’ataxie et peut donc être un bon modèle pour notre projet. Le projet va se diviser en plusieurs parties. En premier lieu, nous allons caractériser le comportement de ces souris à plusieurs temps, en utilisant des tests non douloureux et sans stress pour les animaux. En parallèle, nous caractériserons les cellules du système nerveux impliquées dans l’évolution de la maladie. La deuxième partie du projet vise à pratiquer de l’imagerie in vivo afin de visualiser l’activité du cervelet. Ceci nous permettra d’observer d’éventuels changements dans les réseaux neuronaux de façon directe chez les animaux. Ceci sera fait avant et après apparition des symptômes. Le dernier axe visera à utiliser les données d’imagerie obtenues précédemment afin de moduler les circuits neuronaux du cervelet par des approches chimiogénétiques. Cette approche consiste à injecter sous anesthésie différents types de récepteurs qui pourront être activés par un composé qui sera distribué dans l’eau de boisson des animaux. Ceci est dépendant des données obtenues précédemment, et notre approche sera adaptée au cours du projet. Nous espérons ainsi compenser les déficits comportementaux et obtenir des données fondamentales pour mettre en place le développement d’une thérapie. Ce projet présente donc deux intérêts majeurs, qui sont en premier la récolte de données fondamentales indispensables à une meilleure compréhension de la maladie, afin que la communauté scientifique puisse en bénéficier, et l’avancée vers un développement d’une thérapie pour traiter les patients atteints de l’AF.

Bénéfices attendus

Ce projet combine plusieurs techniques afin d’obtenir des données les plus complètes possibles sur ce nouveau modèle. En effet, bien que plusieurs modèles aient déjà été générés par le passé, notre modèle murin est celui qui est le plus proche génétiquement de ce qu’il se passe chez le patient, car il présente une quantité de la protéine Frataxine très basse dans tout le corps, dès le développement de l’embryon. Nos approches combinées de comportement, biologie moléculaire et microscopie vont permettre d’avoir une vue d’ensemble des événements responsables de l'évolution de la maladie. Ce projet permettra d'isoler des pistes pour mettre en place un traitement. Nous pourrons partager ces données avec l’ensemble de la communauté scientifique afin que d’autres travaux puissent utiliser ces connaissances et progresser dans la recherche fondamentale et pré-clinique. Ce projet comprenant un axe d’études comportementales, il n’est pas possible de se passer du modèle animal. De plus, il n’est pas possible à l’heure actuelle de reproduire en culture des réseaux neuronaux complexes comme ceux que nous allons étudier. Des projets de culture cellulaire ont toutefois débuté dans l’équipe à partir de ce modèle pour répondre à d’autres questions biologiques. De plus, les techniques utilisées pour ce projet pourront être déclinées sur d’autres modèles. Les mécanismes sous-jacents de l’AF sont en cours d’étude et de nombreux éléments ne sont pas encore compris. Ce projet va permettre de rassembler une quantité de données non négligeable dans la compréhension de la maladie.

Procédures

Les animaux seront soumis aux procédures suivantes : -Tests comportementaux pour la caractérisation neurologique à 3, 6, 9, et 12 mois. 80 animaux au total (10 témoins et 10 mutants par temps). Les tests effectués visent à évaluer la coordination générale des animaux, et ne sont pas invasifs ni stressants. Comme pour toutes les procédures de comportement, les animaux seront habitués à l’expérimentateur pendant plusieurs sessions avant le début des tests. Les tests ont une durée comprise entre 30 secondes et 5 minutes, et une période de repos est prévue entre chaque test. Au total, chaque souris passe au maximum 15min à être évaluée en comportement. Les tests comportementaux seront répétés à 4 temps différents. -Imagerie in vivo à 40j et 150j. 48 animaux au total. Les animaux seront soumis à une intervention chirurgicale unique pour l’implantation d’une fenêtre crânienne et l’injection de virus codant pour des récepteurs activables chimiquement. L’intervention dure 2.5h par souris, et se fait sous anesthésie générale avec suivi vétérinaire quotidien pendant les 10 jours suivant l’intervention. -Modification chimiogénétique des circuits neuronaux cérébelleux par injection de virus codant pour des récepteurs activables chimiquement. 240 animaux au total, injectés à 40j et 150j -80 animaux injectés avec le virus codant pour les récepteurs, activés chimiquement via un produit dans l’eau de boisson (CNO) -80 animaux injectés avec le virus codant pour les récepteurs, qui ne seront pas activés chimiquement -40 animaux injectés avec un virus ne codant pas pour les récepteurs -20 animaux injectés avec le virus codant les récepteurs et traités au CNO -20 animaux injectés avec le virus non codant, traités également au CNO Les 4 premiers groupes seront utilisés pour les tests de comportement décrits précédemment, ainsi que des études histopathologiques. Les 2 derniers groupes seront utilisés pour des études protéomiques. Tous ces animaux seront soumis à l’intervention d’1h décrite précédemment, avec le même suivi vétérinaire.

Impact sur les animaux

Les données recueillies par nos collaborateurs et notre laboratoire montrent que notre modèle murin de l'AF ne présente pas de symptômes ataxiques avant 9 mois. A partir de 4 à 5 mois, des symptômes légers d’incoordination motrice commencent à apparaître. Les tests comportementaux ne sont pas invasifs ni stressants, et ne causent donc aucun dommage aux animaux. La procédure chirurgicale d’injection et d’implantation de fenêtre crânienne est une chirurgie lourde, et les mesures d’anesthésie et analgésie nécessaires ont été prises en amont. Il est toutefois possible que les animaux soient soumis à de la douleur post-opératoire pendant les jours suivant la procédure. Les traitements pharmacologiques pour les animaux concernés se fera via l’eau de boisson, et n’apportera donc aucun stress pour les animaux. Lors des sessions de microscopie, la tête des animaux sera immobilisée sur une courte période de 30min maximum par souris, pour assurer une acquisition optimale des images.

Devenir

Tous les animaux du projet seront mis à mort pour prélever des tissus. Ces prélèvements seront utilisés pour plusieurs types d’analyses moléculaires et histologiques. Il est en effet indispensable de déterminer l’évolution du taux des protéines d’intérêt à plusieurs temps lors de l’étude.

Remplacement

Ce projet comprenant un axe d’études comportementales, il n’est pas possible de se passer du modèle animal. De plus, il n’est pas possible à l’heure actuelle de reproduire en culture des réseaux neuronaux complexes comme ceux que nous allons étudier. Des projets de culture cellulaire ont toutefois débuté dans l’équipe à partir de ce modèle pour répondre à d’autres questions biologiques.

Réduction

Toutes les procédures ont été conçues pour réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés, sans compromettre la fiabilité des résultats. Les analyses statistiques ont été prévues en amont pour déterminer les tailles d’effectifs adéquates. De plus, afin de minimiser le nombre d’animaux, les mêmes individus seront utilisés pour les analyses comportementales, histologiques, moléculaires et biochimiques. Tous les animaux sont réutilisés d’un autre projet de notre laboratoire dont l’un des axes vise à étudier le comportement néonatal des souriceaux. Ces 2 projets sont donc complémentaires et permettront l’obtention de données sur toute la durée de vie des animaux. Des animaux des 2 sexes seront utilisés car l’Ataxie de Friedreich affecte de manière égale les mâles et les femelles. Ceci nous permet de générer moins d’animaux.

Raffinement

Les animaux seront habitués à l’expérimentateur avant le début des manipulations pour minimiser leur stress. Nous utiliserons des méthodes de contention peu stressantes, comme des tunnels ou le fait de simplement prendre les souris dans la paume de la main au lieu de les prendre par la queue. De plus, nous effectuons un marquage de couleur à la base de la queue avec une encre légère non toxique afin de différencier plus facilement les souris sans avoir besoin de contention pour les identifier lors du comportement. Pour la prise en charge de la douleur per-opératoire, nous avons mis en place un protocole analgésique complet, comprenant plusieurs molécules, avec la vétérinaire référente de la structure. Pour éviter au maximum de séparer les animaux lors de la phase post-opératoire, nous allons tester un système séparateur de cage qui permettrait aux animaux de se voir, se sentir et d’avoir des contacts sociaux réduits afin qu’ils soient moins stressés lors de cette période critique du projet. Pendant cette période, de l’enrichissement supplémentaire sera fourni pour prévenir toute apparition de comportement stéréotypique, marqueur de souffrance. De plus, un suivi vétérinaire sera effectué quotidiennement pendant 10j, avec une grille de score adaptée et plusieurs types d’analgésiques disponibles pour prévenir toute douleur post-opératoire. Des points limites adaptés à cette chirurgie ont été mis en place afin de prévenir toute souffrance. Ceux-ci comprennent notamment l’évaluation de la consommation d’eau et de nourriture, le toilettage et les mouvements de chaque animal. L’administration de molécules pharmacologiques sera faite via l’eau de boisson, qui sera sucrée pour en masquer le goût. Ceci permettra un traitement sans aucune manipulation supplémentaire, ce qui ne stressera pas les souris.

Choix des espèces

La souris est actuellement l’animal de laboratoire sur lequel nous disposons des plus nombreux outils génétiques et moléculaires pour travailler. Ce nouveau modèle va permettre de raffiner l’étude de l’AF car il s’agit du premier modèle disponible qui présente une perte de FXN dans le corps entier. Plusieurs stades de la vie adulte ont été choisis pour ce projet, afin d’avoir une vision globale de la progression de la maladie. La caractérisation neurologique par tests comportementaux se fera à 3, 6, 9 et 12 mois. A 3 mois, les souris ne présentent pas encore de symptômes, mais il est possible que des dégradations neuronales soient déjà en cours. Les 3 stades suivants nous permettront de relier l’évolution des symptômes avec l’état de dégradation du système nerveux central. Pour les expériences d’imagerie in vivo, les animaux seront opérés à 40j puis observés à 70j pour la partie pré symptomatique. Pour la partie post symptomatique, ils seront opérés à 150j et observés à 180j. comme précédemment, ceci nous permet de mesurer les paramètres d’intérêt avant et après l’apparition de la maladie, pour déterminer la gravité des changements qui ont lieu.

  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Souris : 320
Souffrances
▲ 120
▲ -
▲ 200
▲ -
Devenir
 -
 -
 -
 320

320 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, une partie sous anesthésie sans réveil, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance déclaré modéré. Elles subissent une chirurgie du cerveau, reçoivent des injections pendant sept jours et passent des tests comportementaux, dont un conditionnement par la peur, pour étudier les altérations précoces de la mémoire dans la maladie d'Alzheimer. Le porteur qualifie le conditionnement par la peur de peu stressant en s'appuyant sur des projets antérieurs, et reconnaît un inconfort modéré et une perte de poids possible après la chirurgie. Il affirme qu'aucun modèle in silico ne reproduit le cerveau entier et que seule la souris réunit les critères recherchés.

Objectifs

La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie progressive, mortelle et est la cause principale de syndrome démentiel et en représente au moins deux tiers des cas la plus courante. MA commence bien avant le stade démentiel par l’apparition de troubles cognitifs donc le diagnostic précoce est un objectif important pour la recherche préclinique et clinique sur la MA. Il peut représenter une fenêtre thérapeutique critique où les interventions peuvent être initiées avant que ne se produise un déclin cognitif sévère. Une accumulation de peptide bêta-amyloïde (Aß) dans le cortex préfrontal est corrélée à un oubli rapide. Ensable, ils constituent un symptôme précoce de la MA qui peut être détecté par des mesures d'évaluation cognitive expérimentale et clinique bien avant l'apparition d'une démence sévère. En effet, les déficits d'apprentissage et de mémoire sont parmi les premiers symptômes rapportés par les familles de patients. Aβ a des effets sur les signalisations impliquées dans la régulation des diverses formes de plasticité corticale et donc la formation de la mémoire. L'objectif de notre projet actuel est d'aboutir à une meilleure compréhension des processus neurobiologiques qui sous-tendent les mécanismes sous-jacents de la formation de mémoire altérée aux premiers stades de la maladie. Nous proposons d'explorer les altérations corticale en tant que marqueur précoce de l'oubli anormal dans la MA.

Bénéfices attendus

La diagnose précoce de la maladie d`Alzheimer est l'étape la plus importante dans l'identification : i) de l'altération cérébrale initiale et par conséquent ii) des thérapies possibles. L'oubli précoce pourrait représenter une cible pour des études précliniques visant à prévenir ou retarder l'apparition de formes plus sévères de la MA. Notre projet vise à relier l'oubli précoce aux changements moléculaires responsables de l'altération de l'activité corticale en offrant une nouvelle voie pour l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques.

Procédures

Les animaux subissent les interventions chirurgicales (< 40 min) réalisées sous anesthésie, pour lesquelles ils reçoivent un traitement analgésique et des soins appropriés. Ils sont soumis à une tâche comportementale classe de sévérité modère. La tâche comportementale se compose de deux épreuves, l'apprentissage de la mémoire associative et le rappel (chaque épreuve dure 6 à 7 minutes). Ils reçoivent également des injections pendant 7 jours.

Impact sur les animaux

Les animaux subissent un ou deux brèves procédures chirurgicales sous anesthésie. Les effets indésirables potentiels de ces procédures sont un inconfort modéré, une perte de poids potentielle et un risque d'infection. Les autres procédures expérimentales de ce projet comprennent des tests comportementaux : conditionnement par la peur (CdP) et procédure sans reveil. Le conditionnement par la peur peut être un événement stressant pour les souris. Afin de réduire le stress, nous gardons le groupe d'animaux en cage, ce qui leur permet d'exprimer leur comportement social naturel et nous permet de suivre le toilettage mutuel et la nidification des animaux après l'exécution de la tâche. Les projets précédents qui ont utilisé cette tâche comportementale ont montré que les animaux expriment leur comportement naturel dans les 15 minutes qui suivent la tâche, ce qui signifie que cette procédure n'entraîne pas une augmentation significative du niveau de stress. Le test est également effectué dans une pièce différente, avec des odeurs différentes de celles de la cage, afin de désactiver le lien entre la cage d'origine et l'événement redoutable.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés et leurs tissus récupérés pour les analyses post-hoc.

Remplacement

Le projet porte sur l'étude des mécanismes qui sous-tendent la mémoire dans le néocortex et leur changement dans MA. Pour mener à bien notre étude, nous aurions besoin d'un modèle : i) complexe et intact, ii) adapté à la réalisation de tests cognitif, iii) pour lequel il existe déjà des tests comportementaux validés dans la littérature scientifique, iv) qui se prête facilement à la modification de son génome, v) possédant un néocortex, vi) adapté aux approches expérimentales invasives. En accord avec la Directive Européenne et le principe des 3Rs, nous avons réfléchi à nos expériences afin d'intégrer les approches alternatives si possibles. A notre connaissance, seuls les modèles mammaliens, et plus particulièrement la souris, répondent à tous ces critères. Bien que des tests comportementaux simples soient possibles chez des espèces moins sensibles, ces animaux ne possèdent pas la structure cérébrale ciblée et par conséquent ne sont pas adaptés à l'objet de notre étude. Les études humaines ne sont pas adaptées à notre question scientifique car des tests invasifs sont nécessaires pour détecter et analyser les neurones et leur altération dans MA. Les modèles in silico actuellement disponibles ne permettent pas la modélisation au niveau du cerveau entier. Pour toutes ces raisons, et malgré notre réflexion, le recours à l'animal est malheureusement nécessaire.

Réduction

Afin de ne pas utiliser plus que le nombre minimal d'animaux nécessaire, nous avons estimé, sur la base des études précédentes, le nombre d’animaux nécessaires pour atteindre une signification statistique (stratégie : études antérieures au sein de l'équipe et étude bibliographique). Nous sommes très attentifs à l’objectif de limiter au maximum le nombre d’animaux utilisés. Pour cette raison nous proposons d'adopter une stratégie expérimentale permettant une analyse précoce de nos données au fur et à mesure (c.à.d. les expériences réalisées au fur et à mesure sur de petits lots de 4-6 animaux). Cela nous permettra de modifier la taille de l'échantillon si nécessaire selon les premiers résultats obtenus. L'utilisation de ces petits groupes permettra également de repérer rapidement les problèmes potentiels de la procédure et de modifier notre approche si nécessaire pour le lot suivant. Approche statistique : Selon les caractéristiques de nos données (normalité, variance, cohérences avec les critères de chaque test), nous appliquons les tests statistiques. Selon les caractéristiques de nos données certains tests supplémentaires seront effectués.

Raffinement

i) Surveillance quotidienne. ii) Vérification de l'état de l'animal (avant chaque manipulation) selon les critères généraux ainsi que les signes cliniques spécifiques à la manipulation. iii) Manipulation quotidienne des animaux avant les expériences pour réduire le niveau de détresse. iv) Mécanismes d'intégration des nouvelles techniques de raffinement : formation régulière des expérimentateurs, consultation de sites éducatifs tels que NC3R. vii) Adaptation des conditions d’hébergement : animaux maintenus dans des cages collectives avec l'enrichissement et le matériel pour la nidification.

Choix des espèces

Nous utiliserons la souris car nous voudrions exploiter certains modèles transgéniques impliquant la production d’amyloïde beta. À ce jour, la souris est la seule espèce mammalienne pour laquelle il est possible, d'une manière routine, de modifier le génome et pour laquelle les modèles créés ont été caractérisés au niveau comportemental et moléculaire. Selon les données précédemment rapportées et les données sur le développement de la pathologie, nous les utilisons à l'âge auquel les animaux commencent à développer les premiers signes de la maladie avant l'apparition de la maladie grave.

  • Recherche fondamentale
    • Éthologie / comportement / biologie animale
    • Oncologie
    • Système endocrinien
    • Système nerveux
Hamsters dorés : 219
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 219
▲ -
Devenir
 -
 -
 -
 219

219 hamsters dorés vont être utilisés, tous tués à l'issue pour prélèvements, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque hamster est hébergé seul seize semaines en conditions hivernales, exposé au froid à 8 °C pour entrer en hibernation, et subit deux chirurgies, la pose d'un capteur de température puis d'une pompe diffusant des hormones, la moitié des animaux étant en plus castrés. Le porteur indique que des injections pratiquées pendant la torpeur peuvent provoquer une douleur aiguë et le réveil de l'animal, et que la castration peut entraîner une hémorragie et des douleurs supplémentaires. Il affirme que l'hibernation met en jeu l'organisme entier et qu'aucun moyen de substitution ne permet de la modéliser, justifiant le recours au hamster syrien.

Objectifs

L’hibernation est une adaptation physiologique et comportementale qui permet la survie de l’espèce pendant les périodes saisonnières défavorables (en hiver : température extérieure basse et pénurie des ressources alimentaires). Tout au long de l’hibernation, afin d’économiser de l’énergie, l’animal va réaliser des cycles d’éveil/sommeil, alternant entre des phases actives avec une température corporelle à 37°C et des épisodes de torpeur, caractérisés par un endormissement profond associé à une hypothermie corporelle sévère. La température corporelle s’ajustant sur les températures extérieures froides de l’hiver peut descendre à 5°C. Des travaux antérieurs suggèrent que les hormones thyroïdiennes du cerveau seraient impliquées dans ces processus d’hibernation. Nous allons vérifier cela chez une espèce hibernante : le hamster syrien.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet concernent les connaissances obtenues en recherches fondamentales sur le système nerveux central, le métabolisme ainsi que sur la biologie d'un animal hibernant.

Procédures

Les hamsters syriens seront hébergés seul pendant 16 semaines dans des conditions où les jours sont courts comme en hiver mais également exposés au froid afin d'obserser les comportements hibernatoires des animaux. Les animaux subiront deux actes chirurgicaux à 2 semaines d'intervalle. Le premier acte durera moins d'une heure 1 h pour l'insertion d'un capteur télémétrique de température corporelle, permettant le suivi à distance de l'hibernation des animaux. Le deuxième acte, d'une durée de 2h30 maximum pour la mise en place d'une mini-pompe diffusant des hormones. Ils seront exposés au froid (8°C) pour entrer en hibernation. Lors d'utilisation de pompe rechargeable, des injections transcutanées sont réalisées en phase de torpeur (animaux profondément endormis). Une castration est ajoutée à la première chirurgie pour la moitié des animaux. L'évolution de l'hibernation des animaux est surveillée pendant 6 semaines environ.

Impact sur les animaux

Lors des chirurgies, l’anesthésie générale peut induire une hypothermie, de la sécheresse occulaire et une légère déshydratation. Au niveau du site d’incision, il y a des risques de douleur, d’inflammation et d’infection de la plaie. Une perte de poids légère (inférieure à 5%) sur 24h est attendue, mais devrait être transitoire. Elle pourrait se maintenir en cas de complications post-chirurgicales (inflammation, infection, douleur). L’insertion de la pompe sous la peau du dos pourrait éventuellement gêner la motricité de l’animal (encombrement, frottements) si celle-ci est trop proche du cou ou des membres antérieurs. Dans le cas d'utilisation de la pompe rechargeable, lors d'un épisode de torpeur, des injections transcutanées sont réalisées et peuvent induire une douleur aigüe légère et son réveil. La castration peut induire une hémorragie et de douleurs supplémentaires.

Devenir

Les animaux seront tous mis à mort pour prélèvements en fin d'expérience.

Remplacement

L’expérience doit être réalisée sur l’animal entier. Les processus impliqués dans l’hibernation font intervenir l’ensemble de l’organisme, aussi est-il impossible, en l’état actuel de nos connaissances, de réaliser une telle étude sur des organes isolés. Aucun moyen de substitution ne permet de modéliser les différentes étapes de l’hibernation et les processus liés à chaque étape ni les relations entre les organes périphériques et le cerveau.

Réduction

Le nombre d'animaux (8 par groupe) a été calculé pour obtenir des résultats statistiquement robustes et de faible variance pour comparaisons inter-groupe.

Raffinement

Pour éviter les agressions dans les jours courts comme en hiver, les animaux seront hébergés en cages individuelles enrichies avec de la frisure de nidation et un bâton à ronger. Lors des chirurgies, les animaux bénéficieront d'une anesthésie générale et d'analgésiques locaux. La température corporelle sera maintenue à l’aide d’un tapis chauffant. Un anti-inflammatoire non stéroïdien sera administré en post-chirurgie. La longueur du cathéter entre la canule et la pompe est tout particulièrement ajustée afin de pas gêner le hamster syrien dans ses mouvements. Des points limites ont été établis afin de soustraire l'animal à la souffrance.

Choix des espèces

Le modèle animal choisi est le hamster syrien (Mesocricetus auratus) car c’est un animal hibernant. Les animaux sont des adultes mâles (entre 3 et 9 mois ; poids corporel moyen 120 g) car notre expérience requiert qu’ils soient sexuellement matures et ce sexe nous permet de voir facilement si le système reproducteur de l'animal est activé ou inhibé grâce à la taille des testicules.

MOTORHEAD

(NTS-FR-139758v1 – 12/09/2023)
  • Recherche fondamentale
    • Éthologie / comportement / biologie animale
    • Oncologie
    • Système nerveux
Souris : 750
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 750
▲ -
Devenir
 -
 -
 -
 750

750 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Après la pose d'un implant sous anesthésie, elles subissent une restriction d'eau à un millilitre par jour et une contention tête fixée trente minutes par jour pendant environ trente jours, avant d'être tuées pour un contrôle du cerveau. Le projet étudie les bases cérébrales du choix entre exploration et exploitation, le porteur mettant surtout en avant la visibilité internationale attendue. Il affirme que ces mécanismes ne s'étudient que chez l'animal vigile en situation de choix, sans modèle in vitro possible.

Objectifs

La prise de décision est un processus crucial qui régit chacun de nos comportements les plus évolués. Tandis que nous apprenons de notre environnement et prenons des décisions sur la base de ces connaissances, nous conservons également la capacité d’adapter notre comportement face aux modifications soudaines de l’environnement. Cette adaptation serait favorisée par l’équilibre entre les comportements d’exploitation (c'est-à-dire l'utilisation des connaissances déjà disponibles pour obtenir un gain connu) et ceux d’exploration (c'est-à-dire la recherche d’options plus favorables). Cette hypothèse résulte des études cognitives menées chez l'homme, les primates non humains et les rongeurs. L’objectif général de ce projet est d’étudier les mécanismes cérébraux responsables de la transition entre comportements d’exploitation et d’exploration chez la souris. De nombreuses structures corticales et sous-corticales pourraient participer à ce phénomène. En particulier, des recherches récentes proposent que le cortex moteur secondaire (M2) des rongeurs constitue un nœud critique permettant le contrôle flexible des actions volontaires. Ce constat est étayé par la spécificité de cette structure ayant un rôle démontré dans les comportements flexibles. Ce projet vise donc à éclairer le rôle du M2 pour décider quand explorer ou quand exploiter l'environnement. Pour cela, nous utiliserons l’imagerie cérébrale des structures d’intérêts lorsque la souris est soumise à un test comportemental permettant de quantifier les comportements d’exploitation et d’exploration. Enfin, nous testerons le rôle causal des connexions neuronales identifiées pendant l'exploration et l'exploitation en effectuant des manipulations sélectives des différentes voies sous-corticales.

Bénéfices attendus

Cette étude est avant tout un projet de science fondamentale visant à comprendre les principes neuronaux permettant l’adaptation de la prise de décision dans des environnements changeants. Ce champ de recherche est en effet devenu un domaine extrêmement compétitif au niveau international, et pourtant n'est que faiblement représenté en France. Ce projet améliorera significativement la visibilité internationale de la recherche académique française et placera le porteur en position de force pour réévaluer les rôles complexes des régions motrices et leur connexions aux régions corticales. Au-delà de cet aspect fondamental, ce projet possède une forte composante translationnelle. En effet, l'accent mis sur l'exploitation-exploration des actions volontaires est central dans les neurosciences cognitives, en particulier pour la recherche sur les primates humains et non humains. En outre, l'incapacité à résoudre efficacement le compromis exploitation-exploration est une caractéristique frappante de plusieurs troubles mentaux.

Procédures

1) Anesthésie chimique sans chirurgie pour la procédure 1 d'implantation. Elle sera realisée une seule fois par souris, pour une durée maximale d'une heure. 2) Restriction hydrique (1 ml/ jour) et contention « tête-restreinte » (30 min/jour) pendant environ 30 jours consécutifs.

Impact sur les animaux

1) Anesthésie chimique sans chirurgie pour la procédure 1. 2) Restriction hydrique (1 ml/ jour) et contention « tête-restreinte » (30 min/jour) pendant environ 30 jours consécutifs. Ces nuisances sont indispensables pour l’imagerie biphotonique et motiver les souris à la tâche expérimentale.

Devenir

A l’issue des procédures les animaux sont mis à mort. Il est nécessaire de réaliser des contrôles histologiques ou des expériences d’immunohistochimie sur les cerveaux fixés afin de valider les coordonnées des sites d’injection des virus et des sites d'enregistrement.

Remplacement

L’étude des mécanismes de la prise de décision est un enjeu sociétal et économique majeur des neurosciences modernes, comme le relèvent de nombreuses situations humaines inadaptées (prise de risque, addiction au jeu, compulsivité, troubles psychiatriques). Par définition, ces mécanismes ne peuvent être étudiés que chez des animaux vigiles confrontés à une situation de choix. Dès lors, aucun des modèles in vitro ne peut être utilisé ici. Par ailleurs, les mêmes mécanismes comportementaux (transition exploitation / exploration) sont en jeu chez les primates humains, non-humains, et les rongeurs, ce qui permet une extrapolation des résultats obtenus chez le rongeur à l’espèce humaine pour mieux comprendre les mécanismes synaptiques en jeu dans la prise de décision et permettra de jeter les bases d'études plus appliquées.

Réduction

La nature innovante des méthodes utilisées (imagerie biphotonique chronique, et optogénétique chronique), ainsi que la qualité de la mise en œuvre des procédures (basée sur une expertise reconnue de l’expérimentateur) permettront de réduire significativement le nombre des animaux. En effet, certains tâches dans les procédures mettent en jeu des techniques non invasives et non douloureuses qui seront réalisées de façon quotidienne pendant le comportement chez le même animal. Ces techniques modernes permettent donc de façon intrinsèque de réduire dramatiquement le nombre d'animaux utilisés, avec une qualité de mise en pratique assurant la reproductibilité des expérimentations entre les laboratoires. Par ailleurs, afin de réduire autant que possible les erreurs statistiques qui pourraient être le résultat d'un nombre insuffisant d'animaux, tout en limitant le nombre d’expériences et donc d’animaux, la taille de nos groupes expérimentaux est définie par l’utilisation de tests statistiques pairés sur la base des données préliminaires déjà obtenues (moyenne et ecart-type) afin de satisfaire les conditions statistiques de puissance et de significativité (puissance (beta) de 0.8 et un seuil de significativité (alpha) de 0.05).

Raffinement

Les compétences techniques et expérimentales du porteur du projet sont reconnues internationalement, comme prouvé par la qualité élevée des financements obtenus faisant suite à une évaluation exhaustive du projet par de multiples comités d’expert scientifique du domaine scientifique, et garantissent la qualité des procédures expérimentales et de leur raffinement (habituation des animaux, optimisation du comportement et des techniques d’enregistrement, points limites, …). Le projet ne comprend pas de chirurgies. Cependant, la procédure d’implantation, bien que non invasive et non douloureuse se fera malgré tout sous anesthésie générale avec une couverture antalgique qui agira dès le réveil de l’animal et qui sera maintenue si l’animal montre des signes de souffrance. La procédure d’anesthésie a été raffinée et permet d'être rapidement inversée par l’injection d’une solution de réveil, permettant ainsi d’éviter au maximum les problèmes et inconforts liés à une anesthésie pharmacologique. Les animaux ne sont jamais isolés mais maintenus en groupe sociaux (5 par cage avec nourriture adaptée et enrichissement : nid, maison et tunnel) et manipulés/habitués quotidiennement par le même expérimentateur. L’ensemble des animaux est surveillé quotidiennement avec une surveillance renforcée (2 fois par jour) après la restriction hydrique. Des points limites spécifiques suffisamment précoces sont définis pour éviter des souffrances aux animaux : 1) Déshydratation (persistance au test de pli) et/ou perte de poids supérieur à 25 % du poids mesuré au jour 1 avant restriction ; 2) Infection de l’implant (plaie purulente, rougeur, tuméfaction, abcès) ; 3) Qualité de l'implant (perte ou dégradation) ; 4) Neurologie (tremblements, ataxie marquée, tête penchée, crises convulsives). Ces points sont vérifiés deux fois par jour selon un tableau de suivi simplifié (absence/présence) permettant la mise en place de mesures rapides et ciblées (et d’arrêt si nécessaire) si ces points sont observés, respectivement : 1) arrêt immédiat de la restriction hydrique et sortie du protocole le temps nécessaire pour une prise de poids ; 2) analgésie générale (Buprenorphine) pendant 3 jours ; 3 et 4) euthanasie immédiate.

Choix des espèces

La souris est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des Vertébrés. L’organisation du système central de cette espèce est assez proche de celle de l’homme, les propriétés du néocortex de la souris ont de nombreuses similitudes avec le néocortex des autres mammifères, y compris les humains. Par ailleurs, les mêmes mécanismes comportementaux qui nous intéressent ici (transition exploitation / exploration) sont en jeu chez les primates humains, non-humains, et les rongeurs, ce qui permet une extrapolation des résultats obtenus chez le rongeur à l’espèce humaine sans avoir recours à des primates non-humains. Les enseignements tirés de l'étude des tissus de la souris seront donc largement transférables à l'homme, et permettront de mieux comprendre les mécanismes synaptiques en jeu dans la prise de décision en général tout en jetant les bases d'études plus appliquées chez les humains. Le projet sera réalisé sur des animaux de 6 semaines ce qui correspond chez cette espèce à l’âge adulte où l’animal est en pleine capacité d’apprentissage. Leur poids et leur taille sont stables le temps de nos protocoles, et la taille du cerveau est homogène garantissant ainsi une bonne reproductibilité des sites d'injection.

  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Rats : 150
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 150
▲ -
Devenir
 -
 -
 -
 150

150 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une craniotomie pour implanter une canule, puis jusqu'à quatre injections de molécules inflammatoires sur les méninges pour mimer une crise de migraine, et restent isolés en cage individuelle pendant deux semaines. Le projet compare l'intégration de la douleur méningée entre mâles et femelles selon le cycle hormonal, les retombées thérapeutiques restant à long terme. Le porteur affirme qu'aucune méthode alternative ne peut remplacer cette étude in vivo.

Objectifs

La migraine est une pathologie à forte prévalence féminine, qui est caractérisée par des céphalées associées à d’autres symptômes telles que la photophobie, la phonophobie ou encore l’allodynie (douleur déclenchée par une stimulation non douloureuse). Pendant la phase de céphalée, la douleur est générée au niveau des méninges puisqu’il n’existe pas de récepteurs à la douleur dans le cerveau. L’hypothèse actuelle est que cette douleur est la conséquence d’une inflammation provoquée par des molécules (histamine, bradykinine, sérotonine, prostaglandines…) libérées par les fibres nerveuses au niveau des méninges. L’objectif du projet sera de comparer l’intégration de la sensibilité méningée au niveau du système nerveux central chez les mâles et chez les femelles selon le cycle hormonal, dans un modèle animal de migraine. Ce modèle consiste à mimer l'inflammation qui a lieu au niveau des méninges pendant les crises de migraine et qui provoque la douleur ressentie. Nous réaliserons des enregistrements électrophysiologiques d’une population neuronale localisée dans une région cérébrale impliquée dans l’intégration de l’information douloureuse, et comparerons les effets de l’inflammation méningée sur la physiologie de ces neurones chez les mâles et les femelles, et chez les femelles à différents cycle hormonaux.

Bénéfices attendus

Même si la migraine touche plus les femmes que les hommes et est fortement corrélées aux cycles hormonaux, la plupart des études précliniques ont été réalisées chez les mâles. Ainsi, à moyen terme, ce projet nous permettra de mieux comprendre les mécanismes physiologiques d’intégration de la douleur méningée au niveau du système nerveux central chez les mâles et les femelles selon le cycle hormonal. A plus long terme, mieux comprendre cette pathologie pourra nous aider à développer de nouveaux traitements qui pourraient mieux soulager les patients en tenant compte des différences hommes/femmes et cycle menstruel.

Procédures

Les animaux seront soumis à une intervention chirurgicale qui consiste en une craniotomie pour pouvoir implanter une canule pour appliquer à la surface des méninges une inflammation, mimant ce qui se passe pendant les crises de migraines. Les chirurgies sont réalisées chez les animaux anesthésiés. Chaque chirurgie dure environ 30 à 45 min. Injection des molécules sur les méninges afin de mimer les crises de migraine: 4 injections (au maximum) tous les 2 jours ; l'injection se fait sous anesthésie brève et dure moins de 2 min ; réveil des animaux en 5 min.

Impact sur les animaux

Nous réalisons une procédure chirurgicale avec l’implantation de la canule. La douleur est prise en charge en post-opératoire. Par ailleurs, nous utilisons un modèle de migraine qui provoque une douleur modérée de l’animal. Cette douleur est ressentie pendant 2 h après l’injection, mais n’empêche pas les mouvements de l’animal. Un autre effet indésirable est l’obligation de séparer les animaux (un par cage) après la chirurgie pour la mise en place de la canule. En effet, si les animaux restent ensemble, ils arrachent les canules. Ils sont donc seuls dans une cage pendant 2 semaines.

Devenir

La procédure ne permet pas de réutiliser les animaux. En effet, les animaux seront donc mis à mort à la fin de la procédure.

Remplacement

Aucune méthode alternative ne permet de remplacer ce protocole. En effet il est nécessaire de réaliser ces études in vivo, car l’intégration de la douleur implique de nombreuses régions du système nerveux central et périphérique simultanément.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés sera réduit au maximum. Le nombre d'animaux a été déterminé par une approche statistique. Huit animaux par groupe est le nombre d'animaux nécessaire pour permettre de mettre en évidence une différence statistique entre eux. Cependant, l’expérience montre qu'un certain nombre d'échecs est rencontré lors des études qui incluent une chirurgie (perforation des méninges, anesthésie, canules bouchées, échec de l'habituation) soit des échecs dans environ 20% des cas, ce qui nous amène à prendre 10 animaux par groupe. Par ailleurs pour rendre compte des mécanismes sans doute différents chez l'homme et la femme (hormones différentes), nous avons besoin de réaliser l'étude à la fois chez les mâles et les femelles. Enfin, nous réduirons le nombre d'animaux en ne faisant pas de groupe contrôle de 2 injections d'aCSF et en utilisant le groupe contrôle de 4 injections d'aCSF à la place.

Raffinement

Les rats bénéficieront d’un enrichissement environnemental avec des rouleaux qui seront positionnés dans les cages. Des visites seront réalisées au moins 2 fois par jour et toute observation de signes (points limites) tels que manque de toilettage, piloerection, altération de la posture normale (difficulté à se déplacer, se relever ou se nourrir), déshydratation, température corporelle anormale, agressivité (impossibilité pour la manipulation), vocalisations spontanées, maigreur (perte de plus de 15% du poids) ou obésité, et présence de tumeurs et/ou de lésions sur la peau (sur la face, les yeux et/ou la queue)...mettrait fin à l’expérimentation pour ces animaux par une mise à mort.

Choix des espèces

La souche Sprague-Dawley est couramment utilisée au sein du laboratoire depuis de nombreuses années et dans les études précédentes sur le sujet dans d’autres laboratoires. C’est par ailleurs un des modèles les plus utilisés pour les études comportementales dans le domaine de la douleur. Les animaux seront âgés de 6-8 semaines pour la comparaison avec les autres données de la littérature : les rats sont considérés comme adultes.

  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Souris : 60
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 60
▲ -
Devenir
 -
 -
 -
 60

60 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Opérées au cerveau, elles reçoivent une injection intrapéritonéale par jour pendant 20 jours, subissent un test comportemental, puis sont tuées pour l'électrophysiologie. Le projet étudie l'effet du cannabis sur la mémoire à l'adolescence, les souris étant utilisées à 28 jours pour mimer cette période. Le porteur affirme que ces circuits neuronaux ne peuvent être étudiés ni par simulation numérique ni chez des invertébrés.

Objectifs

Le noyau accumbens (NAc) est une région du cerveau impliquée dans la récompense et l'une des principales cibles des drogues illicites. L'hippocampe, une région du cerveau impliquée dans la formation de la mémoire, envoie des informations au NAc. Certaines drogues illicites, comme le cannabis, modifient les connexions neuronales entre l'hippocampe et le NAc, entraînant des troubles de l'apprentissage, mais on ne sait pas comment ces connexions sont régulées et modifiées après la consommation de cannabis. Il est important de noter que la consommation de cannabis commence généralement à l'adolescence, une période où le cerveau subit de nombreux changements. Il est donc important de comprendre comment la consommation de cannabis pendant l'adolescence influe sur la mémoire. Ce projet étudiera ces questions en se concentrant sur un candidat potentiel pour la régulation de ces connexions neuronales : les récepteurs CB1 astrogliaux. Le récepteur CB1 est le principal récepteur cérébral des effets du cannabis et on sait qu'il est exprimé dans les astrocytes, les principales cellules du cerveau. Notre nouvelle hypothèse est que l'activation des récepteurs CB1 dans les astrocytes pendant la consommation de cannabis entraîne des changements dans les connexions hippocampe-NAc et des déficits de la mémoire. En outre, nous étudierons ces effets sur des souris adolescentes, de sorte que notre étude fournira des informations sur les effets néfastes de la consommation de cannabis sur la mémoire des adolescents.

Bénéfices attendus

La consommation de cannabis à l'adolescence est en constante augmentation, mais ses effets nocifs à cet âge ne sont pas bien compris. Il est bien connu que la consommation de cannabis entraîne des déficits de la mémoire, mais les mécanismes neurobiologiques sous-jacents sont inconnus. Le récepteur CB1 étant la cible endogène des molécules psychoactives du cannabis, comprendre comment les récepteurs CB1 des astrocytes (les principales cellules du cerveau) régulent les connexions hippocampe-NAc (impliquées dans la mémoire) fera progresser nos connaissances sur ces processus. Par conséquent, ce projet nous aidera à mieux comprendre les mécanismes par lesquels le cannabis modifie ce circuit neuronal, altérant ainsi la mémoire et, de cette manière, visant à découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des effets nocifs de la consommation de cannabis.

Procédures

Tous les animaux seront opérés (durée de l'opération 90 min + 4 jours de suivi postopératoire). Une fois rétablis, les animaux recevront une injection intrapéritonéale (15 sec) par jour pendant une période de 20 jours consécutifs. Le test comportemental sera réalisé pendant 4 jours consécutifs (1h/jour maximum).

Impact sur les animaux

L'opération ne présente pas de risques majeurs et la douleur associée sera contrôlée par une anesthésie et des analgésiques adéquats. Si ces mesures sont prises correctement, il n'y a pas de signes de douleur après l'opération ou pendant la convalescence. Le taux d'apparition de signes d'infection de la plaie après ce type d'opération est très faible. Les traitements médicamenteux et les injections IP sont bien contrôlés en laboratoire et ne provoquent pas d'inconfort pour l'animal. De plus, les produits utilisés (et leurs doses) sont bien tolérés par les animaux.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure pour être utilisés en électrophysiologie.

Remplacement

A ce jour, notre connaissance de l'organisation des circuits neuronaux chez les mammifères, y compris l'homme, ainsi que leur plasticité, ne nous permet pas de concevoir et de réaliser des simulations numériques fiables pour étudier les changements qui se produisent. En outre, l'utilisation d'invertébrés, dont le système nerveux est complètement différent, serait inappropriée. Dans ce contexte, le recours à des expériences sur les mammifères reste nécessaire.

Réduction

Le nombre d'animaux utilisés dans chacun des groupes expérimentaux ne doit pas dépasser 15 animaux, c'estàdire le nombre minimum d'échantillons permettant l'application des tests statistiques classiques dans le domaine et également décrits dans la littérature scientifique sur le sujet. Les chiffres attendus garantissent une bonne interprétation des résultats. Toutefois, si l'expérience montre que les échantillons peuvent être réduits, ils le seront en conséquence.

Raffinement

Les animaux sont logés dans des cages collectives avant et après la manipulation. Les souris sont hébergées avec du matériel de nidification en coton dans des conditions optimales de température, d'humidité et de lumière. Les souris sont observées quotidiennement par du personnel qualifié ainsi que par des expérimentateurs formés conformément à la réglementation en vigueur, afin que des mesures d'analgésie et de bien-être soient prises immédiatement si nécessaire. L'établissement des points limites est basé sur une évaluation de l'état général et du comportement des animaux, comme expliqué dans la procédure. Toutes les procédures chirurgicales, tant préopératoires que postopératoires, comprennent également l'utilisation d'analgésiques pour la gestion de la douleur et doivent être effectuées par des expérimentateurs formés à à la chirurgie des rongeurs, conformément à la réglementation en vigueur.

Choix des espèces

À ce jour, l'étendue des connaissances concernant l'organisation des circuits neuronaux conservés chez les mammifères, y compris l'homme, et surtout leur plasticité, ne permet pas de concevoir et de mettre en oeuvre des simulations numériques fiables permettant d'étudier les changements qui se produisent. De plus, l'utilisation d'invertébrés dont le système nerveux est complètement différent serait inappropriée. Dans ce contexte, l'expérimentation animale reste nécessaire. La souris est le modèle idéal pour ces trois raisons 1) Possibilité d'étudier des mutants pour une protéine donnée (dans ce cas le récepteur CB1), 2) Reproductibilité et comparabilité avec d'autres résultats obtenus dans le laboratoire et la communauté scientifique au sens large. 3) Les installations sont équipées pour les études sur les rongeurs. Les animaux seront utilisés à l’âge de 28 jours, car nous avons l'intention d'étudier les effets du cannabis pendant l'adolescence. En outre, une fois que toutes les procédures expérimentales in vivo (chirurgie, traitement pharmacologique et tests comportementaux) seront terminés, les animaux seront sacrifiés et utilisés pour l'électrophysiologie in vitro. En raison de la difficulté d'effectuer des enregistrements électrophysiologiques sur des souris adultes, le protocole que nous avons établi permettra d'effectuer des enregistrements électrophysiologiques après que toutes les procédures auront été achevées sur des souris raisonnablement jeunes.

  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Souris : 696
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 696
▲ -
Devenir
 -
 -
 -
 696

696 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des femelles gestantes subissent une chirurgie sous anesthésie pour modifier l'expression d'un gène dans le cerveau de leurs embryons, les mères étant tuées après le sevrage et les petits à l'âge adulte pour prélever le cerveau. Le projet cherche à comprendre la survie anormale de neurones transitoires dans certaines épilepsies, les retombées thérapeutiques restant hypothétiques. Le porteur affirme que la complexité du cerveau ne peut être reproduite dans aucun modèle in vitro.

Objectifs

Les troubles neurodéveloppementaux impliquent un dysfonctionnement cérébral résultant d'une altération de l'assemblage du cerveau au cours du développement embryonnaire. Ils comprennent l'autisme, le trouble déficitaire de l'attention/hyperactivité, la déficience intellectuelle, l'infirmité motrice cérébrale et diverses formes d'épilepsie. On estime que jusqu'à quinze pourcents des enfants des pays développés peuvent souffrir de troubles neurodéveloppementaux, dont certains symptômes durent toute la vie. Il est donc extrêmement important de comprendre les déficits impliqués dans ces troubles pour trouver des stratégies thérapeutiques permettant de guérir ces patients. Divers mécanismes peuvent être impliqués dans le développement anormal du cerveau, notamment la génération de neurones, leur migration vers leur destination finale et leurs connexions adéquates. En outre, une forme de mort cellulaire programmée apparaît comme un nouveau mécanisme, encore peu étudié, du bon développement du cerveau. Ainsi, certains n'apparaissent que de manière transitoire au cours du développement du cerveau, où ils participent à la construction des circuits neuronaux, et sont programmés pour mourir à la fin de la maturation cérébrale. Une survie aberrante de ces neurones a été constatée chez des patients atteints de troubles neurodéveloppementaux associés à l'épilepsie. De plus, nos travaux récents révèlent que le fait de forcer certains de ces neurones à survivre après la naissance perturbe le câblage du cerveau, ce qui entraîne une activité cérébrale aberrante et des crises d'épilepsie. Notre projet vise à étudier comment la survie aberrante des neurones transitoires chez la souris et l'homme conduit à une activité cérébrale altérée dans les troubles du développement neurologique. Au cours de ce projet, nous identifierons certains mécanismes clés de la "mort cellulaire programmée" au cours du développement du cerveau et évaluerons son rôle dans certains troubles du développement neurologique associés à l'épilepsie, ouvrant ainsi la voie à l'identification de nouvelles cibles ou stratégies d'intervention thérapeutique dans ces troubles.

Bénéfices attendus

La survie anormale des neurones transitoires est une caractéristique des troubles du développement cortical associés notamment à des formes d’épilepsies focales sévères. Comprendre les déterminants cellulaires qui contrôlent le destin de ces cellules permettra de mieux comprendre leur survie anormale dans la pathologie et de concevoir des stratégies visant à y remédier. Une meilleure connaissance de l’intégration de de ces cellules dans les réseaux corticaux et de leur impact sur l’activité corticale permettra à la fois de mieux comprendre comment leur survie anormale promeut l’émergence d’activités pathologiques, et ainsi révèlera de nouvelles cibles à visée thérapeutique dans les affections neurologiques impliquant une survie anormale des neurones transitoires.

Procédures

Un groupe de souris gestantes sera soumis à une courte chirurgie sous anesthésie et analgésie (45 min) pour induire l’expression d’un gène spécifique dans le cerveau de leurs embryons. Une fois les petits nés un antibiotique leur sera administré via la lactation (antibiotique placé en continu dans l’eau de boisson de la mère) afin de permettre l’expression de ce gène. Les mères seront euthanasiées après le sevrage des petits et les petits seront euthanasiés à l’âge adulte par une procédure adaptée. Un autre groupe de souris gestantes sera aussi soumis à une courte chirurgie (45 min) sous anesthésie et analgésie pour induire l’expression d’un virus non pathogène dans le cerveau de leurs embryons. Une fois ces embryons adultes, ils seront eux-mêmes soumis à une chirurgie d’une heure sous anesthésie et analgésie pour induire l’expression d’un second virus non pathogène dans leur cerveau. Les mères seront euthanasiées après le sevrage des petits et les petits seront euthanasiés à l’âge adulte par une procédure adaptée.

Impact sur les animaux

La contention peut provoquer un stress chez l’animal. Les étapes d’anesthésie peuvent provoquer une détresse respiratoire, et une perte de chaleur de l’animal. Les actes chirurgicaux peuvent entrainer une souffrance et risque d'infection de la cicatrice. Les administrations d'antidouleur/anesthésiques peuvent entrainer une douleur et un stress de courte durée associée à la piqure de l’aiguille.

Devenir

Les animaux seront mis en oeuvre dans des expériences in vitro ou des marrquages histologiques, nécessitant un prélèvement du cerveau. Ils seront donc nécessairement euthanasiés en fin d'experimentation et ne pourront être réutilisés.

Remplacement

Les études menées dans ce projet portent sur le développement du cerveau et les connections entre neurones dans le cerveau adulte. Ainsi, les questions scientifiques que nous nous posons ne peuvent être étudiées sur des cerveaux intacts, prélevés sur des souris au stade embryonnaire ou adulte, et ne peuvent être reproduites dans des systèmes autres que celui du mammifère en développement/adulte. En effet, nous disposons d’outils génétiques puissants chez la souris nous permettant de spécifiquement cibler les neurones d’intérêt ce qui en fait un modèle de choix. De plus, la complexité anatomique du cerveau et des réseaux neuronaux qui s’y établissent ne peuvent être mimés dans aucun modèle in vitro.

Réduction

Les expériences de chirurgie antérieures de nos collaborateurs sur ce type d’étude et de modèle animal indique qu’un échantillon de 6 animaux par condition pour une expérience donnée est suffisant pour mettre en évidence une différence mesurable et significative entre les conditions. A l’aide de ces calculs, nous estimons devoir utiliser 696 animaux dans le cadre de ce projet. Les effectifs ont été confirmés par des tests statistiques adaptés.

Raffinement

Les animaux seront maintenus dans un environnement avec enrichissement (sizzle, cabane en plastique) avec eau et nourriture à volonté. Les animaux seront regroupés en groupe sociaux avant la gestation (pour la mère) et après le sevrage (pour ses petits). Entre ces deux temps, la mère disposera d’une cage seule afin de minimiser le stress lors de la gestation et d’une cage seule avec ses petits avant le sevrage. Sauf si cela n’est pas approprié, toutes les procédures expérimentales du projet sont pratiquées sous anesthésie générale ou locale en recourant à des analgésiques. Les administrations seront effectués conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. Après les chirurgies, les souris seront laissées seules pour une période de convalescence de 24 heures avant d’être remises en groupes sociaux. Après les chirurgies, une litière utilisée spécifique pour les animaux opérés permet de diminuer les risques d'infection de la cicatrice. Lors des actes chirurgicaux, les souris sont placées sur une plaque chauffante, anesthésiée et un gel ophtalmique est également utilisé afin d’éviter le dessèchement des yeux. Après l'opération, la surveillance des animaux est quotidienne afin de détecter des signes de souffrance. Une grille d'évaluation des animaux est mise en place, en cas d’atteinte d’un ou de plusieurs points limites, des mesures appropriées seront mises en place.

Choix des espèces

La souris représente un organisme modèle de choix afin d’étudier le développement du cerveau ainsi que les connexions neuronales chez l’adulte, à la fois car c’est un modèle présentant un développement très bien caractérisé et stéréotypé mais surtout en raison des similarités du développement du système nerveux entre la souris et l’Homme. De plus, l’organisation de notre structure d’intérêt du cerveau est très similaire chez la souris et l’homme (organisation en couches, morphologie…). Les femelles gestantes sont des adultes. L'expérimentation est menée sur des souris du stade embryonnaire (E11.5-E12.5) jusqu’à l’âge adulte. En effet, les chirurgies concernant l’injection de gène/virus chez l’embryon doit se faire chez l’embryon lors de la neurogenèse de nos neurones d’intérêts et l’analyse de la survie neuronale et des circuits neuronaux doit se faire chez l’adulte car nous nous intéressons aux propriétés du cerveau de la souris adulte.

  • Recherche fondamentale
    • Système nerveux
Rats : 100
Souffrances
▲ -
▲ -
▲ 10
▲ 90
Devenir
 -
 -
 -
 100

100 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère pour 90 d'entre eux. Une neurotoxine est injectée dans leur cerveau pour provoquer une dégénérescence proche de la maladie de Parkinson, avant l'administration de traitements par ultrasons focalisés, avec un risque d'hémorragie et d'œdème cérébral. Ils passent des tests comportementaux et des séances d'IRM sous anesthésie, puis sont mis à mort pour analyse du cerveau. Le porteur teste des sécrétomes de cellules souches et affirme que ces analyses ne peuvent être menées in vitro ou in silico.

Objectifs

La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue dans le monde. Selon l'Association européenne de la maladie de Parkinson (European Parkinson's Disease Association), plus de 6,3 millions de personnes dans le monde sont atteintes de cette pathologie. On estime à 1,2 million le nombre de patients rien qu'en Europe, un chiffre qui devrait doubler d'ici 2030. Sur le plan clinique, la maladie de Parkinson se caractérise par des complications motrices graves, dues à la dégénérescence progressive de neurones particuliers : les neurones dopaminergiques. Les causes de cette maladie restant largement inconnues, seules des thérapies symptomatiques fondées sur des approches pharmacologiques, la neurochirurgie et la kinésithérapie sont actuellement disponibles. Bien que ces traitements atténuent certains symptômes moteurs, le développement de nouvelles thérapies pour prévenir, ralentir voire interrompre la progression de la pathologie, comme par exemple des stratégies permettant d’agir sur les neurones dopaminergiques pour moduler leur activité (stratégies neuromodulatrices) et/ou ralentir leur dégénérescence (stratégies neuroprotectrices), représente l'un des plus grands défis à surmonter pour obtenir des avancées prometteuses dans la recherche translationnelle sur la maladie de Parkinson. Dans ce projet, nous souhaitons explorer l'utilisation de cellules souches adultes, et plus spécifiquement l’utilisation des facteurs qu’elles sécrètent, comme une thérapie potentielle pour la maladie de Parkinson. En effet, plusieurs études ont montré que l'effet thérapeutique des cellules souches serait lié à leur capacité à sécréter de nombreuses molécules neuromodulatrices, définies comme leurs sécrétomes, et qui auraient un effet régénérateur sur les neurones. Afin de tester ce nouveau concept thérapeutique, nous proposons d’étudier sur un modèle de rat de la maladie de Parkinson les effets des sécrétomes, en combinaison avec d’autres pharmacothérapies neuroprotectrices prometteuses. La délivrance de ces molécules dans le cerveau sera optimisée grâce à un dispositif de perméabilisation de la barrière hémato-encéphalique par ultrasons focalisés. L’objectif final est de développer une stratégie innovante pour le traitement de la maladie de Parkinson avec un impact direct sur la qualité de vie des patients.

Bénéfices attendus

Dans un premier temps, le principal bénéfice attendu de ce projet est une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la maladie de Parkinson, et notamment leur potentielle modulation grâce à une stratégie thérapeutique innovante fondée sur des sécrétomes de cellules souches adultes. Pour évaluer l’efficacité thérapeutique de cette stratégie, des tests de comportement et des protocoles d’imagerie cérébrale utilisant l’IRM seront utilisés pour corréler les symptômes moteurs et non-moteurs liés à la pathologie avec des modifications cérébrales structurelles, fonctionnelles et métaboliques, mais également pour étudier comment ces modifications évoluent sous l’action des molécules thérapeutiques. Dans un deuxième temps, ce projet pourra aboutir à la conception de nouvelles stratégies thérapeutiques pour la maladie de Parkinson avec une perspective d'application clinique. L'objectif sera d'explorer, en plus de nouvelles cibles thérapeutiques, si l'utilisation des sécrétomes de cellules souches, combinée à d’autres médicaments modulateurs de la pathologie et à une méthode de délivrance optimisée dans le cerveau, peut conduire à l'amélioration non seulement des symptômes moteurs, mais également des autres symptômes associés à la maladie, ce que les thérapies actuelles ne permettent pas de réaliser efficacement. L’objectif final sera alors de proposer une stratégie innovante pour le traitement de la maladie de Parkinson avec un impact direct sur la qualité de vie des patients.

Procédures

Dans ce projet, les animaux seront soumis aux interventions suivantes : -Une chirurgie sous anesthésie d’injection d’une neurotoxine dans le cerveau, afin d’induire une dégénérescence progressive de certains neurones dopaminergiques comme dans le cas de la maladie de Parkinson (d’une durée d’environ 30 minutes) ; -trois sessions d’administration d’un traitement (1 session par semaine), comprenant un protocole d’ultrasons focalisés sous anesthésie pour optimiser la délivrance des molécules thérapeutiques dans la zone pathologique et l’acquisition d’une image IRM pour contrôler l’absence de lésion (d’une durée d’environ 30 minutes par session) ; -trois sessions de tests comportementaux pour caractériser les symptômes moteurs et non-moteurs induits par la maladie de Parkinson et suivre leurs modifications par la stratégie thérapeutique utilisée (3 à 5 tests par session, 5 mn à 45 mn par test); -trois sessions d’acquisitions IRM sous anesthésie pour caractériser les modifications cérébrales structurelles, fonctionnelles et métaboliques induits par la maladie de Parkinson et suivre l’évolution de ces modifications induite par la stratégie thérapeutique utilisée (1 h à 1 h 30 par session, sans excéder 2 heures).

Impact sur les animaux

Dans ce projet, des injections unilatérales d’une neurotoxine seront utilisées pour induire une dégénérescence progressive de certains neurones dopaminergiques comme dans le cas de la maladie de Parkinson. Comme montré dans la littérature, les animaux ayant reçu cette injection dans le striatum droit de leur cerveau commencent à montrer les premiers symptômes d’une altération de leur coordination motrice trois semaines après l’injection. Les tests comportementaux utilisés pourraient induire un stress chez l’animal. De plus, l’un des tests utilisés nécessitera une restriction alimentaire (nourriture retirée de la cage la veille au soir de l’expérience). L’examen IRM étant une modalité de neuroimagerie totalement non-invasive et non-irradiante, les potentiels effets indésirables sont liés au fait que l’examen est réalisé sous anesthésie légère. Il est possible d’observer une légère perte de poids le lendemain de l’examen, suite au stress potentiellement induit pendant les acquisitions IRM. Afin de délivrer les molécules thérapeutiques dans le cerveau, un protocole de perméabilisation non invasive et localisée de la barrière hémato-encéphalique par ultrasons focalisés sera utilisé. Les potentiels effets indésirables sont liés au fait que ce protocole est réalisé sous anesthésie légère. De plus, des risques d’hémorragie et d’œdème cérébral existent en fonction des paramètres de perméabilisation utilisés.

Devenir

En fin de procédure, les animaux seront euthanasiés et leurs cerveaux prélevés afin de réaliser des analyses histologiques, qui permettront d’étudier au niveau cellulaire les potentielles modifications du système nerveux central induites par l’induction de la maladie de Parkinson et l’administration de traitements.

Remplacement

Bien que certaines stratégies alternatives, notamment celles impliquant des cultures cellulaires de neurones, puissent être envisagées pour tester l’efficacité neuroprotectrice ou neurorégulatrice de certaines molécules, l’utilisation d’animaux dans le cadre de ce projet reste nécessaire pour évaluer la progression des processus neurodégénératifs associés à la maladie de Parkinson, ainsi que les potentiels effets thérapeutiques des molécules testées sur les différents symptômes moteurs et non-moteurs de la pathologie. Ces analyses ne peuvent être réalisées sur des modèles in vitro ou in silico, car elles nécessitent de mimer les processus physiopathologiques observés chez l’homme, notamment la complexité structurelle, fonctionnelle et métabolique des circuits neuronaux.

Réduction

Dans ce projet, différentes approches thérapeutiques sont envisagées pour agir sur les neurones dopaminergiques atteints par la maladie de Parkinson, et notamment pour moduler leur activité (stratégies neuromodulatrices) et/ou ralentir leur dégénérescence (stratégies neuroprotectrices). Les animaux seront donc répartis en 10 groupes, en fonction des stratégies thérapeutiques testées, qui vont combiner l’utilisation de molécules neuromodulatrices et neuroprotectrices. Pour chaque groupe, le nombre d'animaux a été statistiquement défini pour permettre l’obtention de résultats fiables avec le moins d’animaux possible (10 animaux par groupe). De plus, des injections unilatérales de neurotoxine seront utilisées pour induire le modèle de la maladie de Parkinson. L'utilisation d'une injection unilatérale permettra de limiter les altérations de la coordination motrice (comparativement à une injection bilatérale), mais elle présente également l'avantage de pouvoir utiliser l'un des hémisphères cérébraux comme contrôle, ce qui contribue à réduire le nombre d'animaux nécessaires. Enfin, la méthodologie retenue pour étudier les différentes stratégies thérapeutiques proposées comprend des tests comportementaux et des acquisitions IRM, techniques qui permettent un suivi longitudinal de l’animal avec la collecte de mesures répétées, ce qui contribue également à réduire le nombre d'animaux nécessaires.

Raffinement

Tout au long du projet, les animaux seront hébergés par groupe (2 à 3) avec de l’enrichissement (tunnel transparent de couleur rouge, bâton à ronger, papier à déchiqueter). Chaque animal sera suivi quotidiennement par les zootechniciens et les expérimentateurs du projet, afin de détecter tout indicateur de souffrance (mise en place de points limites) et déterminer si besoin l’arrêt de l’expérimentation. L’induction du modèle de la maladie de Parkinson sera réalisée en combinant des produits anesthésiques et analgésiques afin de limiter les douleurs liées à la chirurgie. Suite à cette induction, une grille de scoring sera utilisée pour suivre la progression des symptômes moteurs et non-moteurs de la pathologie. Les tests de comportement utilisés sont fondés sur le comportement exploratoire des animaux. Afin de limiter le stress occasionné, une session d’entraînement sera réalisée pendant la semaine qui précède le début des tests, afin que les animaux s’habituent aux expérimentateurs et aux dispositifs de tests comportementaux. Les sessions IRM et de perméabilisation de la barrière hémato-encéphalique pour l’administration des traitements seront réalisées sous anesthésie avec contrôle de la respiration et de la température.

Choix des espèces

Le rat est une espèce couramment utilisée en neurosciences, qui présente l’avantage d’avoir une organisation des structures cérébrales relativement proche de celle de l’homme. Son comportement est en outre bien documenté dans la littérature. En effet, il a l’avantage de présenter des similarités avec l’homme concernant certains mécanismes physiopathologiques de la maladie de Parkinson (et notamment l'apparition des principaux déficits moteurs), ce qui en fait un bon candidat pour étudier de nouvelles stratégies thérapeutiques. Des rats de 8-9 semaines environ seront utilisées car ce stade de développement correspond à l’âge adulte pour cette espèce, et plus spécifiquement à un cerveau totalement mature en termes d’organisation anatomique et fonctionnelle.