Système nerveux

1780 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent des chirurgies cérébrales avec injections stéréotaxiques et pose de fibres optiques ou de lentilles, une restriction d'eau pouvant leur faire perdre jusqu'à 20 % de leur poids sur quatre semaines et un isolement pouvant durer deux mois, pour étudier des circuits neuronaux de l'apprentissage olfactif. Les retombées thérapeutiques évoquées contre les maladies neurodégénératives restent lointaines. Le porteur affirme qu'il n'existe pas de méthode alternative aux techniques in vivo.

Objectifs

Ces dernières années, de nombreuses études ont mis en évidence l’existence d’un phénomène de production de nouveaux neurones dans le cerveau adulte, dont la déficience semble être liée à des maladies neurodégénératives ou à certaines formes de dépression. De plus, il a été mis en évidence que ces cellules étaient impliquées dans des phénomènes d’apprentissage et de mémoire. Ces découvertes ont suscité un grand espoir dans la communauté biomédicale, celui de pouvoir un jour développer des thérapies basées sur cette capacité du cerveau à produire de nouveaux neurones fonctionnels à tout âge. En particulier, le bulbe olfactif, premier relai central du système olfactif et le gyrus denté de l’hippocampe sont des structures où la neurogenèse à l’âge adulte peut être identifiée dans les conditions constitutives du cerveau sain chez la plupart des mammifères. En conséquence, parmi tous les systèmes sensoriels, le système olfactif se distingue par sa grande plasticité, comprenant entre autres la capacité de renouvellement de ses constituants cellulaires, et ceci y compris à l’âge adulte. Chez les rongeurs, des dizaines de milliers de nouveaux neurones sont intégrés chaque jour dans le bulbe olfactif. Ces cellules sont générées à partir d’une région précise, la Zone Sous Ventriculaire, puis acheminées vers le bulbe olfactif par un Courant de Migration Rostral, pour se connecter avec les circuits bulbaires. De nombreuses études ont décrit les modalités de transmission du message olfactif de l’épithélium olfactif au cerveau, permettant notamment l’établissement d’une mémoire olfactive par l’apprentissage d’une odeur, souvent associée à un autre stimulus sensoriel de contexte pouvant lui-même posséder une valeur émotionnelle. Ainsi, une fois une odeur associée à une situation, une nouvelle rencontre avec celle-ci pourrait raviver les souvenirs inscrits dans les circuits neuronaux et permettre de reconnaître ce même contexte. Nous cherchons donc à déterminer pourquoi les neurones générés chez l’adulte dans le bulbe olfactif jouent un rôle si particulier dans l’apprentissage olfactif et comment ils permettent de modifier la perception ultérieure d’une odeur déjà rencontrée.

Bénéfices attendus

De nombreuses études expérimentales ont étudié les modalités de transmission du message olfactif de l’épithélium olfactif au cerveau, permettant notamment l’établissement d’une mémoire olfactive par l’apprentissage d’une odeur, le plus souvent associée à un autre stimulus sensoriel de contexte pouvant lui-même posséder une valeur émotionnelle. Ainsi, une fois une odeur associée à une situation, une nouvelle rencontre avec celle-ci pourrait raviver les souvenirs inscrits dans les circuits neuronaux et permettre de reconnaître ce même contexte. Dans notre équipe de recherche, nous nous intéressons à un aspect particulièrement inexploré de ces mécanismes : Pourquoi les neurones générés chez l’adulte dans le bulbe olfactif jouent-ils un rôle si particulier dans l’apprentissage olfactif et comment permettent-ils de modifier la perception ultérieure d’une odeur déjà rencontrée ? Pour cela, nous souhaitons étudier une sous-population de neurones inhibiteurs du cortex olfactif innervant les neurones nouvellement générés du bulbe olfactif et leur potentielle modification à la suite d’un apprentissage associatif. En effet, un contrôle à distance de l’activité des nouveaux neurones pourrait être le substrat permettant de définir une nouvelle forme de perception subjective, propre à chaque individu et découlant des expériences personnelles antérieures de chacun. Finalement, une meilleure connaissance des mécanismes de neurogenèse adulte pourrait alors permettre dans le futur la mise en place de nouvelles stratégies thérapeutiques pour contrôler cette production neuronale, dans le but de restaurer les fonctions cérébrales de patients accidentés ou atteints de maladies neurodégénératives ou psychiatriques. Dans le domaine complexe des neurosciences modernes, un défi majeur des chercheurs est alors de comprendre précisément les mécanismes qui assurent l’intégration fonctionnelle de ces nouvelles cellules dans un réseau neuronal actif, et de déterminer les conséquences physiologiques de cette production neuronale permanente.

Procédures

Les animaux seront soumis à des procédures chirurgicales (injections stéréotaxiques, implantations de fibres optiques ou de lentilles à visée micro-endoscopiques dans le cerveau). Ces interventions ne durent pas plus de 2hs et chaque animal sera soumis à un maximum de deux interversions séparées par un minimum de 30 jours. Ils seront également soumis à des tâches d’apprentissage olfactif de type associatif avec renforcement positif. Ce type d’apprentissage a une durée maximal de 1 mois, avec une session de 30 à 60 minutes par jour, chaque jour.

Impact sur les animaux

Notre stratégie expérimentale est conçue de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux tout en évitant au maximum tout stress et inconfort de l’animal. Cependant, au cours de nos expériences les animaux pourront subir quelques effets indésirables comme le stress hydrique, la perte de poids associée (< a 20% du poids original pendant un maximum 4 semaines) et le stress dû à l’isolement (maximum 2 mois). Des implants seront introduits par chirurgie sous anesthésie générale chez les animaux. La présence de ces implants pourrait générer un stress, une douleur légère et de l’inconfort (maximum 2 mois). Cependant, tous les moyens seront mis en place pour éviter toute douleur à la suite des chirurgies.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni remplacés, ni adoptés car il est nécessaire de réaliser des études histologiques sur les tissus à l’issue de chaque procédure.

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative aux techniques in vivo pour étudier les circuits neuronaux impliqués dans l’apprentissage olfactif. Toutefois, notre stratégie expérimentale est conçue de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux tout en évitant au maximum tout stress et inconfort de l’animal.

Réduction

L’étude statistique impose des cohortes comprenant un nombre suffisant d’animaux afin d’avoir une évaluation pertinente de l’effet des différentes conditions expérimentales sur le comportement. Le nombre de souris minimum par groupe a été calculé pour pouvoir utiliser des tests paramétriques, plus puissants que les tests non paramétriques grâce à des expériences similaires déjà réalisées dans notre laboratoire. Nous utiliserons des tests statistiques pour comparer les groupes avec un risque de p=0.05 et une puissance statistique >80. L’électrophysiologie sur tranche de cerveau permet de changer rapidement le milieu dans lequel baignent les cellules. Il est donc possible d’appliquer successivement et/ou de rincer plusieurs molécules au cours de l’enregistrement d’une cellule donnée. Ceci permet de réaliser des tests statistiques appariés et de réduire le nombre de cellules nécessaire à l’évaluation de l’effet d’un agent pharmacologique. Pour cette partie, deux personnes travailleront en parallèle sur deux postes d’électrophysiologie, ce qui permettra d’optimiser l’utilisation des tissus, de doubler le nombre de cellules enregistrées, et de réduire d’autant le nombre d’animaux nécessaires. Dans la même optique, les expériences d'imagerie permettent d’analyser l'activité des neurones avant et après l’apprentissage, permettant l’utilisation des tests statistiques appariés et le nombre de cellules nécessaire à l’évaluation de l’effet, et ainsi le nombre d’animaux utilisés dans le projet.

Raffinement

Tous les efforts seront mis en place pour réduire le plus possible toute douleur, souffrance et angoisse de l’animal. La durée d’acclimatation à l’animalerie sera d’une semaine minimum. Durant la chirurgie, des anesthésiques et antalgiques seront utilisés, ainsi que des antalgiques de nouveau en post-chirurgie. Ceci est indispensable pour le bien-être de l’animal ainsi que pour notre projet qui est principalement basé sur le comportement : il est nécessaire que l’animal puisse effectuer une tâche de comportement sans biais. Les animaux seront donc observés minimum deux fois par semaine, et tous les jours en post-opératoire. Cette surveillance sera coordonnée entre l’expérimentateur et le personnel de l’animalerie. Pour les souris montrant des signes de douleur (absence de toilettage, posture anormale, défaut de nidification, défaut dans le comportement moteur général et du comportement exploratoire dans la cage, accompagnée ou non d’une perte de poids >20%), l’administration de l’antalgique sera renouvelée 12 et 24h après la chirurgie. Ces animaux seront l’objet d’une surveillance quotidienne accrue. En cas de détresse après l’administration des antalgiques les animaux seront mis à mort (événement très rare). Pour réduire le stress associé à l'isolement (parfois nécessaire lors de combats entre les individus ou en présence d’implants), les cages d’hébergement seront enrichies (igloo, coton extra). Dans le cas des souriceaux, après la chirurgie, le poids de chaque animal sera mesuré deux fois par semaine pour vérifier la bonne croissance des animaux. Le comportement maternel vis-à-vis des souriceaux après la chirurgie sera aussi évaluée (allaitement, toilettage, nidification, signes d’agressivité).

Choix des espèces

On étudie le phénomène de contrôle afférent chez l’adulte dans le système olfactif des souris car ce système est impliqué dans une modalité sensorielle très importante chez les rongeurs : l’olfaction. En conséquence, l’utilisation de cette espèce nous permettra d’obtenir des résultats éthologiquement satisfaisants. De plus, les stimuli olfactifs peuvent participer à l’enrichissement de l’environnement des animaux et donc favoriser leur bien-être durant le temps des expériences. Notre objet d’étude étant les fibres afférentes qui contrôlent l’activité des cellules produites par la neurogenèse chez l’adulte, on utilise dans ces expériences des jeunes souris adultes (8 semaines). Cependant, il faudra comparer l’impact de ces fibres sur les cellules produites dans le cerveau post-natal (neurogenèse post-natale). Pour ce faire, des souriceaux de 6 jours seront utilisés.

400 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une neurochirurgie cérébrale, des tests sanguins après jeûne, un examen vaginal quotidien pour les femelles, et sont hébergées seules du début à la fin du projet. Le porteur reconnaît que l'isolement et le jeûne sont des sources de stress et de perte de poids. Il affirme que les interactions entre le cerveau et les organes ne peuvent être modélisées in vitro, l'objectif restant de comprendre le rôle d'un gène dans l'obésité.

Objectifs

Dans le cerveau, un liquide stérile circule dans des cavités appelées ventricules. Dans une region particulière du cerveau, la paroi du ventricule est constituée de cellules particulières que l’on nomme tanycytes. Or, les tanycytes jouent un role dans la balance énergétique, à savoir l’équilibre entre la prise, le stockage et et la dépense de calories, qui détermine le poids corporel. Ce rôle est particulièrement intéressant dans un contexte d’épidémie mondiale d’obésité. En outre, ces cellules produisent une molécule appelée Tbx3, dont le dysfonctionnement dans d’autres types cellulaires est connu pour favoriser le développement de l’obésité et du diabète. Cependant, le rôle de Tbx3 dans les tanycytes est encore mal connu. Notre objectif dans cette étude est d’empêcher la production de Tbx3 par les tanycytes, afin d’en étudier les conséquences sur le poids, la prise alimentaire et le contrôle de la glycémie (taux de sucre dans le sang), en particulier en situation d’alimentation hypercalorique. Nous souhaitons également en étudier les effets sur la maturité et le comportement sexuels, qui sont des fonctions biologiques influencées par les tanycytes.

Bénéfices attendus

Les informations tirées de la réalisation de ce projet permettront de mieux comprendre le rôle de Tbx3 dans les tanycytes dans le développement de l'obésité et du diabète, en réponse à un régime riche en calories, ainsi que les changements moléculaires associés au niveau cérébral. De plus, les tanycytes sont présents aussi bien chez la souris que chez l’Homme, ce qui renforce la portée translationnelle de ces résultats. Dans une perspective thérapeutique à plus long terme, ces données seront utiles pour des tentatives de restauration de la fonction des tanycytes pour lutter contre l’obésité, dans le cas où nos résultats supporteraient cette hypothèse.

Procédures

Les 400 souris de ce projet sont concernées par l’ensemble des gestes suivants (sauf indication contraire) : 1) Neuro-chirurgie : cette technique est réalisée sous anesthésie générale, pour une durée totale d’environ 1 heure. Une seule neuro-chirurgie sera effectuée durant toute l’étude. 2) Examen vaginal : cet examen d’une durée d’environ 10 secondes, légèrement invasif, est réalisé quotidiennement pendant 2 semaines, sur des souris adultes vigiles. Seules les femelles sont concernées, pour des raisons évidentes. 3) Analyse de la composition corporelle : cette analyse nécessite l’immobilisation de la souris dans un appareil, pour une durée maximale de 5 minutes, sans anesthésie. Les souris ne subiront cette analyse qu’une fois au cours de leur vie. 4) Tests sanguins : après un jeûne de 3 heures, les souris reçoivent une injection, puis 7 prélèvements sanguins (espacés d’au moins 15 min). Ces tests sont réalisés sans anesthésie. Deux tests seront réalisés sur les mêmes souris, séparés d’une semaine. 5) Hébergement : les souris de cette étude seront hébergées de manière individuelle. L’isolement débutera une semaine avant la chirurgie et se pousuivra jusqu’à la fin du projet.

Impact sur les animaux

L’hébergement individuel des animaux peut être sour ce de stress. Un stress d’immobilisation est également à prévoir lors de l’analyse de la composition corporelle. Les tests sanguins nécessitent au préalable un jeûne de 3 heures, pouvant engendrer une perte de poids le jour suivant. Les prélèvements sanguins réalisés à l’extrémité de la queue peuvent générer une légère douleur et un inconfort. Enfin, des douleurs post-opératoires sont attendues après la neurochirurgie.

Devenir

Tous les animaux de ce projet seront mis à mort pour des pour réaliser des études moléculaires et biochimiques sur certains organes.

Remplacement

Le but de ce projet est de comprendre l’effet de Tbx3 dans les tanycytes sur un ensemble de phénomènes, tels que le poids, la composition corporelle, la régulation de la glycémie, le cycle menstruel et les comportements sexuels. Dans ce contexte, la région cérébrale que nous étudions n’est pas isolée, et interagit avec d’autres structures du cerveau mais également avec différents organes (foie, pancréas, organes sexuels…). Les effets que nous étudions sont donc la résultante d’une communication entre tous ces acteurs. Des interactions aussi complexes ne peuvent être modélisées in vitro, et certains des effets étudiés comme le comportement alimentaire et sexuel nécessitent un animal vivant. De même, il n’existe aucun modèle informatique qui pourrait remplacer l’animal dans le cadre de cette étude.

Réduction

Nous avons utilisé un test de puissance statistique pour déterminer le nombre minimum d’animaux nécessaire pour obtenir des résultats exploitables statistiquement. Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés, nous avons regroupé nos différentes expériences sur les mêmes animaux. Le nombre d’animaux que nous demandons est le nombre maximal dont nous estimons avoir besoin. Si nous nous rendons compte en cours de projet que ce nombre peut encore être réduit, il le sera bien évidemment.

Raffinement

Nous avons défini différents points de raffinement tout au long de l’étude : 1) Les animaux arriveront dans la pièce d’hébergement à l’âge de 3 semaines et seront habitués pendant au moins 1 semaine. Cette période d’habituation permettra de diminuer le stress des animaux en réponse à l’expérimentateur. Toutes les expériences seront réalisées par du personnel formé et entraîné. 2) L’évaluation de la prise alimentaire nécessite la répartition des animaux en cages individuelles. Pour compenser le manque d’interactions sociales, les cages, transparentes et enrichies, seront rapprochées au maximum les unes des autres, de sorte que chaque souris garde un contact visuel avec ses congénères. 3) L’enrichissement des cages se compose de carrés de cellulose pour nidifier et de bâtonnets en bois pour ronger. 4) Environnement sonore : Une radio est installée dans la pièce d’hébergement afin d’atténuer l'impact des bruits extérieurs qui pourraient se produire accidentellement. 5) Notre étude nécessite une neuro-chirurgie, qui sera réalisée sous anesthésie générale. La prise en charge de la douleur est assurée par un protocole analgésique approprié. Durant la chirurgie, les souris seront maintenues sur tapis chauffant et leur réveil s’effectuera en couveuse, pour prévenir le risque d’hypothermie. Leurs yeux seront également protégés de la sécheresse oculaire par application d’un gel ophtalmique. Enfin, le traitement anti-douleur se poursuivra dans les 2 jours suivant la chirurgie, avec un suivi renforcé des souris durant cette période pour s’assurer de leur récupération. 6) Des points limites précoces et terminaux appropriés ont été définis, en fonction de différents critères cliniques et comportementaux. Une grille de scores permet de prendre des décisions adaptées en cas de modification de l’état de l’animal. Il peut s’agir soit de soins personnalisés compatibles avec le maintien de l’animal dans l’étude (après avis vétérinaire), soit de sa mise à mort si rien ne peut être fait pour le soulager.

Choix des espèces

La régulation du poids corporel, le comportement alimentaire et le contrôle de la glycémie sont depuis longtemps étudiés chez la souris, qui représente donc une espèce adaptée à ce type d’études. De très nombreux modèles d’obésités ont été développés chez la souris. Enfin, la forte proximité biologique entre l’Homme et la souris en ce qui concerne le contrôle de la prise alimentaire fait de la souris un bon modèle prédictif. En particulier, dans le cadre de cette étude, les tanycytes sont un type cellulaire présent à la fois chez la souris et chez l’Homme, ce qui renforce le potentiel translationnel de nos résultats. Toutes les souris de cette étude arriveront dans notre animalerie juste après leur sevrage (3 semaines). Pour certaines souris, les expériences débuteront au début de leur adolescence (4 semaines) alors que pour d’autres, nous attendrons l’âge adulte (9 semaines), afin de différencier les résultats obtenus à ces différents stades de développement.

76 souris génétiquement modifiées vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une puce sous-cutanée, des injections, l'insertion d'électrodes à aiguille sous la peau avec stimulation électrique, et sont contenues dans un cylindre fermé pendant qu'on leur diffuse des sons jusqu'à 110 décibels. Le porteur décrit plusieurs tests comportementaux, dont un test des capacités de filtrage sensoriel et un test cognitif avec eau acidifiée sur quatre semaines, pour modéliser un syndrome humain rare. Il indique que le comportement des patients ne peut pas être reproduit in vitro.

Objectifs

Les troubles neurodéveloppementaux (NDD) sont des maladies complexes et hétérogènes présentant des symptômes associés à un développement anormal du cerveau pouvant entraîner plusieurs déficits comportementaux, tels des troubles de l'attention/hyperactivité, les troubles du spectre autistique, une déficience intellectuelle, l'épilepsie ou encore les troubles d'apprentissage. Les NDD englobent plusieurs dysfonctionnements cérébraux développementaux, qui se manifesteront par des troubles neuropsychiatriques ou une altération de la fonction motrice, de l'apprentissage, du langage ou de la communication non verbale avec une grande variabilité et différents degrés de gravité. Des études récentes ont révélé un rôle essentiel du développement cortical embryonnaire dans la physiopathologie des NDD, mais la génétique et les mécanismes sous-jacents sont encore méconnus. En particulier, un gène joue un rôle crucial dans le développement du cerveau. Des mutations sur ce gène entraine l’apparition du syndrome Bosch-Boonstra-Schaaf optic atrophy (BBSOA), qui est une maladie génétique rare, décrite pour la première fois en 2014. Les patients présentent une multitude de symptômes neuronaux et comportementaux, y compris, un retard développemental, une déficience intellectuelle, un trouble du spectre autistique, un trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité, des convulsions, une déficience visuelle et auditive. L'objectif de ce projet est de mieux comprendre comment les mutations de ce gène peuvent causer le syndrome BBSOA. Certains des symptômes observés chez les patients BBSOA fournissent déjà des indices importants sur le rôle de ce gène dans le développement du cerveau. En outre, des corrélations entre la génétique et le comportement commencent à être caractérisées chez les patients atteints de BBSOA. Néanmoins il est nécessaire d’étudier de façon approfondie des modèles animaux qui permettront de reproduire les mutations génétiques décrites chez l’Homme. Au cours de ce projet nous caractériserons le comportement de 3 lignées de souris présentant des différentes mutations sur ce gène. Cela nous permettra de mieux comprendre comment les mutations contribuent aux différentes anomalies du développement neurologique chez les patients atteints du syndrome BBSOA.

Bénéfices attendus

Les troubles neurologiques du développement sont des maladies neuro-développementales qui impliquent un dysfonctionnement de l’apprentissage, la mémoire, la perception, le langage, la résolution de problèmes et/ou l’interaction sociale. Ces troubles sont principalement d’origine génétique et se manifestent au cours de la petite enfance. Ce projet de recherche expérimentale se focalise sur un gène dont le rôle clé pendant le développement cortical est bien connu et dont plusieurs mutations conduisent au syndrome appelé BBSOA. Les enfants atteints de cette maladie présentent des déficits cognitifs et comportementaux, des crises d’épilepsie au jeune âge et montrent des retards dans l’apprentissage et dans le langage. La majorité des patients (>80%) diagnostiquée présente des troubles du spectre autistique (TSA). Les études récentes à ce sujet ont permis de mettre en évidence des anomalies cérébrales, notamment dans les régions du cerveau impliquées dans le langage et l’abstraction. Pour approfondir la compréhension de l’impact fonctionnel des mutations de ce gène, le projet global vise à mieux caractériser les mécanismes dans le cerveau qui sous-tendent les déficits cognitifs des enfants malades. En particulier, cette étude comportementale qui sera comparée avec celle clinique permettra d’étudier l’impact fonctionnel des mutations du gène dans le contexte des TSA avec le but à long terme de déboucher sur des pistes thérapeutiques.

Procédures

Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : - Implantation sous-cutanée d'une puce de radiofréquence sera faite sur les animaux pour enregistrer leurs interactions sociales dans un test comportemental. Elle se fera sous anesthésie et avec une couverture antalgique (durée = 30 minutes) - Injection intra-péritonéale d'anesthésique (durée = moins d'une minute) (deux fois). -Etude de la structure de l'oeil par histologie in vivo (durée = 10 minutes). - Mesure neurophysiologique de la fonction motrice et sensorielle (durée = 10 minutes), insertion d'électrodes à aiguille + stimulation électrique (0,1 ms, 8mA). Les aiguilles sont insérées à travers la peau de l'animal à une profondeur de 1 à 2 mm. - Injection sous-cutanée d'antidote de l'anesthésique (durée = moins d'une minute). -Un test comportemental cognitif où l'eau des biberons des cages d'élevage sera acidifiée pendant les jours de test durera 4 semaines. - Contention des animaux dans un cylindre fermé lors du test d'altérations des capacités de filtrage de l'information. Dans ce test des sons de 110 dB pour une durée de 40 msec et d'autres plus faibles (65-70-75-85-90 dB ; durant 10 msec) sont présentés à l'animal. Chaque type de stimulus est présenté 10 fois aléatoirement durant le test. Un intervalle de 20 sec sépare 2 stimuli. Avec 11 types de stimuli présentés 10 fois, une session dure environ 45 min.

Impact sur les animaux

Ce projet comprend une implantationd'une puce d'identification par radiofréquence en sous-cutanée sous anesthésie gazeuse, une douleur locale post-opératoire peut apparaitre au niveau du site d'implantation. Pour le test d'altérations des capacités de filtrage de l’information, l’animal est placé dans un cylindre fermé.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin du projet afin de réaliser des analyses histologiques et moléculaires.

Remplacement

Cette étude comportementale sera complémentaire d'études in vitro sur des cellules de patients BBSOA porteurs des différentes mutations. Ceci permettra de décrypter les anomalies cellulaires et moléculaires à la base du trouble du développement BBSOA. Néanmoins, la présence d’anomalies comportementales des patients ne pourra pas être reproduite in vitro et nécessite donc l’utilisation d’animaux pour mieux comprendre l’impact/ le lien des mutations sur le phénotype neurodéveloppementale.

Réduction

Dans un souci de réduction, le nombre d'animaux pour chaque expérience sera limité à celui nécessaire à la validation d'un effet significatif. Nous utilisons une stratégie de croisement qui permet d'utiliser tous les animaux générés, et les mêmes animaux seront utilisés dans les différents tests comportementaux. Nos études antérieures nous montrent qu’un nombre minimal de 12 animaux par groupe est nécessaire pour obtenir une réponse significative. Enfin, pour réduire le nombre d’animaux seulement 2 groupes contrôles seront utilisés pour 3 groupes expérimentaux présentant des mutations.

Raffinement

Afin de réduire l'inconfort des animaux, la durée minimale sera appliquée pour chaque test, afin de réduire le stress auquel seront exposés les animaux. Des phases de récupérations entre les différents tests seront prévues. De plus, afin d'améliorer le bien-être animal au cours de notre étude, les besoins physiologiques des animaux seront respectés (cages propres, nids d'enrichissement) permettant une réduction du stress et de limiter au maximum la souffrance des animaux. Les animaux seront surveillés quotidiennement et auront un accès illimité à l'eau et à la nourriture. Ils subiront la pose d'une puce sous-cutanée sous anesthésie et avec une couverture antalgique suite à laquelle une attention particulière sera effectuée afin de vérifier la bonne cicatrisation. Nous utiliserons du gel ophtalmique hydratant durant les implantations pour éviter un dessèchement oculaire. Le réveil de l'animal se fera sur une couverture chauffante (37°C), qui permettra un retour progressif de la température corporelle de l'animal. Nous avons défini des points limites éthiques dans le cadre de la procédure expérimentale. Un antiseptique local par spray pourra être administré si besoin. De la même manière lors de l'Electromyographie et de la Tomographie par Cohérence Optique une anesthésie sera faite pour éviter tout stress. Les animaux seront injectés en sous-cutané avec un antagoniste de l'anesthésique après les tests et placés sur une couverture chauffante (37°C) jusqu’à leur réveil. Les animaux seront ensuite replacés dans leur cage d’hébergement et surveillés quotidiennement.

Choix des espèces

Nous avons choisi la souris en raison de ses similarités génétiques avec l'Homme, ainsi que la facilité avec laquelle son génome peut être manipulé et analysé. Grâce aux progrès des technologies de manipulation génétique, il est aujourd’hui possible d’introduire des mutations génétiques chez la souris et modéliser donc une maladie génétique humaine chez la souris. Les manipulations génétiques nous permettent de simuler in vivo des altérations de l’expression de gènes ou de la physiologie cellulaire, caractéristiques de pathologies humaines. La génération et l’analyse de ces modèles pourront nous être utiles dans la compréhension des mécanismes à la base de la maladie génétique et au développement de nouvelles thérapies. Les animaux utilisés seront des jeunes adultes et âgés de 6 à 9 semaines. Cet âge a été choisi car le développement du cortex est terminé, mais ce dernier est encore plastique. De plus les systèmes visuels et auditifs sont aussi matures.

1 499 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent jusqu'à trois craniotomies sous anesthésie, avec injection de vecteurs viraux ou implantation, une restriction alimentaire et des tests comportementaux, pour visualiser et moduler les circuits de la mémoire. Le porteur qualifie la chirurgie de douloureuse et limite la perte de poids à 10 %. Il affirme qu'aucune méthode in vitro ou in silico ne modélise la mémoire et renvoie les thérapies contre Alzheimer ou le stress post-traumatique au long terme.

Objectifs

L'étude de la mémoire et de ses bases neuronales est essentielle pour comprendre ses mécanismes et pouvoir, à partir de ces analyses, traiter les troubles qui y sont liés, comme la maladie d'Alzheimer, le syndrome de stress post- traumatique et d'autres types d'amnésie. Dans ce projet, nous proposons d'utiliser un modèle animal pour étudier comment la mémoire est stockée et rappelée à court et long terme. Cela nous permettra de comprendre les modalités d’activation des régions impliquées, et, en visualisant et en modifiant leur activité, de comprendre dans quelle mesure ces régions influencent le maintien de souvenirs spécifiques. En particulier, nous utiliserons une tâche de conditionnement classique pour former et étudier des souvenirs émotionnels, positifs et négatifs. Par ce projet, nous souhaitons répondre à quatre questions principales : quels sont les changements d'activité observés au niveau des cellules individuelles (1) ou du cerveau entier (2) lorsqu'un animal apprend et se souvient d'un événement passé ? La manipulation artificielle de ces régions identifiées peut-elle influencer le comportement de l'animal (3) et l'activité des régions cérébrales qui leur sont liées (4) ?

Bénéfices attendus

Le modèle souris est un excellent modèle translationnel, qui nous permet d’étudier la complexité des fonctions cognitives telles que la mémoire. Il nous permet, grâce à des techniques invasives, de tester par la manipulation et la visualisation in vivo les dynamiques neuronales qui sous-tendent la formation et le rappel de la mémoire, et ce à différentes échelles. A court terme, le projet permettra d’élucider le fonctionnement de la formation et du rappel des souvenirs à court et long termes, chez la souris mais également de façon translationnelle chez l’Humain. A plus long terme, ces connaissances pourront conduire à la découverte et au développement de thérapies plus ciblées et efficaces pour lutter contre divers troubles de la mémoire, et donc avoir un impact clinique concret. Nous utilisons le modèle souris en particulier car la reproduction est rapide et mène à un grand nombre d’animaux dans chaque portée, ce qui facilite l’obtention rapide de résultats statistiquement significatifs. Par ailleurs, l’ensemble de l’équipe est formé sur ce modèle, ce qui permet la réduction maximale du nombre d’animaux utilisés, et la littérature sur la mémoire est très riche pour cette espèce (par comparaison, par exemple, au modèle rat).

Procédures

Au cours de chaque phase de ce projet, les animaux peuvent passer par : - Un régime alimentaire de maximum 5 jours (et de maximum 2 fois par animal, à plusieurs semaines d'intervalle) pendant lequel l'animal reçoit une quantité restreinte de nourriture. Chaque jour, les animaux sont surveillés et si leur poids diminue trop, les quantités de nourriture mises à disposition sont modifiées en conséquence ; - Des tests comportementaux pour étudier leur mémoire et leur niveau de stress. Ces tests sont très courts et durent entre 5 et 10 minutes. - Des opérations chirurgicales sous anesthésie générale qui durent entre 30 et 50 minutes. Si un animal subit plusieurs interventions chirurgicales (dans tous les cas, 3 au maximum par animal), celles-ci sont espacées d'au moins 1 semaine. - Dans certains cas spécifiques, les animaux seront maintenus en isolement depuis l'intervention chirurgicale jusqu'à la fin des expériences comportementales, qui dureront au maximum deux mois à compter de la date de l'opération.

Impact sur les animaux

Pour ces études, la technologie de pointe utilisée nécessite des procédures d'implantation invasives à l'intérieur du cerveau de l'animal. Les animaux subiront donc une ou deux craniotomies, suivies d’une injection d’un vecteur viral ou d’une implantation. Cette procédure, douloureuse, sera donc effectuée sous anesthésie générale et durera un peu moins d’une heure. Les implants n'affectent toutefois pas le comportement normal et le bien-être de l'animal une fois implantés. Certains animaux devront subir une privation de nourriture partielle, procédure indispensable à leur motivation pour certaines tâches comportementales. La quantité de nourriture qu'ils ingèrent chaque jour sera limitée, mais de manière à ne pas dépasser une perte supérieure à 10% de leur poids normal afin d’éviter tout stress superflu ou malnutrition, ce qui serait non seulement préjudiciable à l'animal mais aussi contre-productif pour nos expériences, qui exigent que l'animal soit en parfaite santé et non stressé ou même malade, car cela fausserait les résultats de nos recherches. Pour les expériences employant l’électrophysiologie, la fragilité des implants ne permet pas de replacer les souris dans la même cage que leurs congénères, et ceci cause un stress émotionnel modéré à fort. Néanmoins, cela permet de réduire le nombre d’animaux utilisé, en réduisant au maximum les risques que l’implant ne tienne pas dans la durée. Par ailleurs, cet isolement n’est pas le cas pour tous les autres implants utilisés. Par ailleurs, ce projet étudiant les souvenirs émotionnels, certains animaux devront subir un conditionnement aversif, induisant une douleur moyenne brève, ainsi qu’un stress passager d’intensité modérée.

Devenir

Tous les animaux subiront l’euthanasie. Celle-ci interviendra alors que l’animal sera profondément anesthésié. Ceci est absolument nécessaire pour les études histologiques et immunohistochimiques.

Remplacement

Du fait des approches intégratives de ce projet, l’utilisation d’animaux vivants reste incontournable. En effet, à l’heure actuelle, il n'existe pas de méthodes substitutives in vitro, ex vivo ou in silico pour obtenir des données sur ces processus cognitifs, bien trop complexes pour envisager toute simulation informatique. Par ailleurs, de par la nature de nos expérimentations (chirurgie, conditionnement aversif, analyse par immunohistochimie), il nous est impossible d’employer directement des sujets humains. Le modèle souris se révèle alors être idéal du fait de la proximité fonctionnelle entre son système nerveux central et celui de l’humain quant à ses capacités à créer des souvenirs émotionnels simples (auxquels nous nous intéressons, type conditionnement pavlovien) et de sa petite taille. Ceci explique également l’impossibilité d’utiliser des modèles animaux invertébrés, trop éloignés de l’humain pour raisonnablement étudier une réponse émotionnelle à un souvenir ainsi que trop éloignés dans la configuration du système nerveux central, critique à notre étude inter-régions.

Réduction

Le nombre d’animaux est limité au nombre minimal permettant de faire des études statistiquement significatives, nombre choisi sur la base d'expériences présentées dans des articles montrant des analyses similaires. Nous utilisons également les tissus après les expériences, maximisant ainsi l’utilisation de chaque animal.

Raffinement

Afin d’améliorer les conditions de vie des animaux, réduire la douleur, le stress et l’anxiété causés lors des différentes procédures, un certain nombre de mesures sont mises en place : - Les cages seront enrichies d’un tube en carton qui permettra de manipuler les souris sans les soulever par la queue. - Les animaux seront habitués plusieurs jours avant les expériences aux branchements et débranchements de leurs implants afin de réduire leur stress. - Nous avons amélioré la technique d’implantation des optrodes et des plaques de base du miniscope afin de ne plus avoir à isoler les animaux après implantation. - En plus de l’utilisation d'anesthésiques adaptés et d’anti-inflammatoire, nous appliquons également un anesthésique local ainsi qu’un analgésique lors de la chirurgie et après la chirurgie en cas de signes de douleurs.

Choix des espèces

Les comportements que nous souhaitons étudier sont trop complexes pour justifier de l’utilisation d’espèces non-mammifères (drosophile, poisson-zèbre, etc.). De même, les méthodes in silico et in vitro ne sont pas assez développées pour modéliser ni la mémoire, ni le fonctionnement du cerveau à si grande échelle. Par ailleurs, eu égard au nombre d’animaux requis, les rongeurs (et plus particulièrement les souris) s’imposent de par la facilité et la stabilité de leur élevage. La souris a également été préférée au rat pour deux principales raisons: - La littérature relative à la mémoire, incluant tous nos précédents travaux, est bien plus riche chez la souris que chez le rat. - Notre équipe est déjà formée sur la souris, notamment pour la réalisation des chirurgies. Ne pas changer de modèle nous permettra de conserver ce savoir-faire, et ainsi de ne pas sacrifier d’animaux supplémentaires pour adapter les chirurgies à un nouveau modèle animal. Les souris étudiées seront adultes (plus de 7 semaines) au début des expériences. A cet âge, leur cerveau a fini son développement, ce qui est critique pour le bon positionnement des implants dans les régions visées.

3 chats vont être utilisés, gardés vivants et réutilisés dans un autre projet, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent, sous anesthésie générale de deux heures trente, l'implantation d'électrodes cérébrales, un transport vers un établissement partenaire et des administrations orales d'une molécule, pour tester un antagoniste du récepteur H2 de l'histamine sur le sommeil. Le porteur reconnaît une douleur post-opératoire d'environ trois jours et le stress du transport. Il présente le chat comme un modèle de référence du sommeil transposable à l'être humain et affirme que seul l'animal "entier" reproduit l'alternance veille-sommeil.

Objectifs

L'être humain est soumis à l'alternance du cycle veille-sommeil. L'éveil est un état permettant la réalisation d'activités vitales et cognitives. Durant l’éveil le cerveau reçoit des informations internes et externes et les analyse pour y répondre de manière adaptée. Inversement le sommeil lent est un état comportemental de repos, permettant à l'organisme d'assurer la récupération physique et fonctionnelle dans des conditions de dépense énergétique minimale. Notre équipe s’intéresse depuis de nombreuses années à l’histamine qui est l’un des neurotransmetteurs majeurs de l’éveil. Les neurones à histamine sont localisés dans une région située sous l’hypothalamus postérieur et émettent des prolongements dans l’ensemble du cerveau. Il existe plusieurs récepteurs à l’histamine, dénommés H1, H2 et H3. Suivant le type de récepteur et sa localisation, l’histamine libérée au cours de l’éveil va avoir des effets activateurs sur ses récepteurs cibles ou inhibiteurs sur ses récepteurs d’autorégulation. Afin de mieux comprendre les mécanismes de déclenchement et de maintien de l’éveil il est important d’identifier précisément l’action de l’histamine sur ces différents récepteurs. Ceci est rendu possible par l’utilisation d‘antagonistes c’est-à-dire des molécules qui vont bloquer sélectivement l’un de ces récepteurs. A l’inverse des récepteurs H1 et H3 dont le rôle sur le sommeil est bien démontré, celui des récepteurs H2 reste peu connu. Dans le cadre d’une autorisation précédente, nous avons obtenu une amélioration du sommeil lent à l’aide d’une nouvelle molécule ciblant spécifiquement ce type de récepteurs, l’effet restant néanmoins à être confirmé statistiquement en raison d’un petit échantillon (n=3). L'objectif de cette étude consiste à finaliser la caractérisation de l’effet de ce nouvel antagoniste H2 sur les états de vigilance et sur l’électroencéphalogramme (EEG) en réalisant des expériences complémentaires sur un nombre réduit d'animaux afin de compléter et confirmer nos premiers résultats.

Bénéfices attendus

Les retombées potentielles de cette étude sont non seulement d’ordre scientifique sur l’animal-modèle (connaissances des mécanismes neuronaux de l’éveil et du sommeil, du rôle des récepteurs centraux H2 de l’histamine) mais aussi transposables à l’Homme et notamment en situation clinique. Les résultats de l’étude pharmacologique vont nous permettre de finaliser la caractérisation du nouvel antagoniste H2 et de ses effets sur les états d’éveil et de sommeil, sur le plan comportemental et de la qualité du sommeil. Ces résultats permettront également de conforter le potentiel translationnel de l’étude. En effet, ce nouvel antagoniste du récepteur H2 a récemment obtenu un statut « cliniquement approprié » après une série de tests réglementaires montrant son innocuité aigue et chronique chez l'animal. Cette étude de preuve de concept chez le chat constitue donc une étape cruciale pour la conception d’une nouvelle thérapie capable d’améliorer le sommeil affecté par les différents types de stress rencontrés dans la vie au cours de l’éveil.

Procédures

L’étude comporte une analyse quantitative et qualitative du sommeil grâce à des enregistrements par électrodes (électroencéphalogramme (EEG), électromyogramme (EMG)) ainsi que des administrations par voie orale de la molécule d’intérêt testée à trois doses contre placebo. La procédure implique pour les animaux les étapes suivantes - une acclimatation d’une durée minimale de deux semaines dans notre établissement - un transport (aller et retour) dans un établissement partenaire d’une durée de 35 minutes - une intervention chirurgicale sous anesthésie générale d’une durée maximale de deux heures trente visant à implanter les électrodes. - une période post-opératoire de 24h à 48h dans l’établissement partenaire suivie d’une convalescence de deux semaines avec évaluation de la douleur et soins appropriés incluant des injections répétées (2 à 3) d’antalgique sous la peau (1 minute). - des sessions d’enregistrement du sommeil au nombre de 24 (8 enregistrements de référence et 16 enregistrements avec administration orale de la molécule d’intérêt ou du placebo). Les sessions durent chacune 6h et sont séparées d’au moins trois jours pour permettre l’élimination de la molécule. Lors des sessions, l’animal est placé seul dans une pièce expérimentale de 4m^2 équipée comme la salle d’hébergement, avec enrichissement. Il est privé de ses congénères dont la présence et les interactions pourraient affecter la qualité de son sommeil, puis les retrouvent à la fin des sessions. Chaque session débute avec une courte immobilisation de l’animal (30 secondes) pour placer l’émetteur sans fil et introduire la gélule contenant le composé testé par voie orale. Pour un animal donné, l’expérience dure au total onze semaines.

Impact sur les animaux

Lors du transport aller-retour dans l’établissement partenaire, l’animal est susceptible d’éprouver un stress, de l’angoisse passagère et un mal des transports Les animaux subissent une intervention chirurgicale au cours de laquelle un dispositif est implanté pour capter les signaux cérébraux. Cette intervention va être à l’origine d’une douleur post-opératoire susceptible de se prolonger plusieurs jours et de se traduire par une modification de l’état général et du comportement ainsi qu’une réaction au toucher de la zone opérée. Ces douleurs pourront durer plus ou moins longtemps selon l’animal, mais leur durée moyenne est estimée à trois jours environ et font l’objet d’une prise en charge par des injections de médicaments antidouleurs ; ces injections entraineront une douleur transitoire au niveau de la peau du site d’injection et pourront être répétées plusieurs fois. Malgré leur taille réduite, les électrodes d’enregistrement peuvent générer des microlésions cérébrales, un œdème (gonflement) ou un hématome (saignement). Il existe également un léger risque d’infection au niveau de l’implant. Lors des sessions l’animal est placé seul dans une pièce expérimentale, il est momentanément privé de ses congénères et est susceptible d’éprouver un stress lié à l’isolement ou à la nouveauté de la situation. Les sessions débutent avec la pose d’un petit émetteur sans fil sur l’implant et l’administration orale de la gélule contenant le placebo ou la dose du composé testé. Ceci nécessite une contention de l’animal créant un inconfort momentané qui peut se traduire par une réaction de fuite ou de défense s’il n’est pas habitué. Il n’est pas attendu d’effet indésirable avec la molécule testée.

Devenir

Tous les animaux sont gardés en vie. Les animaux implantés seront réutilisés dans un autre projet car l'implantation est pérenne dans le temps et les enregistrements sont possibles pendant plusieurs mois. Les animaux non implantés qui n’auront pas été inclus dans l’étude seront proposés à l’adoption par le biais d'une association. La décision est prise en concertation par le responsable du projet et le vétérinaire désigné.

Remplacement

Cette étude fait suite à des travaux préalables in vitro qui ont montré l’implication du récepteur H2 de l’histamine dans l’excitabilité et l’activité neuronale. Elle a pour objet la caractérisation des effets d’un nouvel antagoniste des récepteurs H2 sur les états de vigilance et l’électroencéphalogramme (EEG) ce qui intègre une réponse physiologique et comportementale complexe qui ne peut être obtenue que chez l’animal entier. Il n’existe pas à ce jour de modèle de sommeil in silico ou ex-vivo capable de reproduire les mécanismes neuronaux complexes qui sous-tendent l’alternance des états d’éveil et de sommeil. Les mammifères sont les seuls animaux possédant un cycle veille/sommeil comparable à celui de l’homme.

Réduction

Notre plan d’expérience est conçu pour collecter le maximum de données sur un nombre réduit d’animaux, grâce à des mesures répétées sur un même animal (3 répétitions) et au recueil simultané de données à la fois quantitatives et qualitatives sur le sommeil. Le nombre d’animaux est ainsi réduit au minimum sur la base d’expériences préliminaires et du nombre d’essais complémentaires à réaliser pour obtenir des résultats exploitables et valides d’un point de vue statistique. En outre, l’étude sera menée de façon séquentielle avec un premier animal dont nous analyserons les données avant d’envisager l’ajout d’un second animal ou d’un troisième, uniquement si cela s’avère nécessaire. Les résultats obtenus feront l’objet de tests statistiques pour mesures répétées qui figurent parmi les plus fiables et les plus robustes. L’étude donnera lieu à une publication scientifique ; les enregistrements de sommeil pourront faire l’objet d’un partage avec la communauté scientifique grâce aux plateformes de données ouvertes. La réutilisation par d’autres scientifiques de ces données rares permettra de limiter le recours à de nouveaux animaux.

Raffinement

Les conditions d'hébergement, de soins et les méthodes mises en œuvre dans ce projet ont été définies en collaboration avec des vétérinaires spécialistes et la structure chargée du bien-être animal de façon à réduire toute douleur, souffrance, angoisse ou dommage durables : Une période d’acclimatation minimale de deux semaines est prévue, ainsi que des délais de récupération après le transport et l’intervention chirurgicale. L’implantation chirurgicale d’électrodes est réalisée sous anesthésie générale profonde avec analgésie peropératoire dans un établissement vétérinaire offrant des conditions optimales de réalisation ; la prise en charge postopératoire repose sur un protocole de soins post-opératoires qui inclut une évaluation de la douleur, des injections de puissants antalgiques et prévoit des points limites adaptés. Des visites quotidiennes assurent une familiarisation de chaque animal avec l’expérimentateur et les zootechniciens ainsi que le suivi individuel du bien-être au moyen de grilles de score. Notre expérience montre que des visites et manipulations régulières avec chaque individu atténue l’expression de comportement de fuite ou d’agression et les signes de stress. De façon importante, les animaux implantés cohabitent en parfaite harmonie avec des individus non implantés. Les administrations du composé ou du placebo se font par voie orale en gélule et non au moyen d’injections. L’animal est brièvement tenu à la main par l’expérimentateur pour introduire la gélule, il ne subit dont pas l’inconfort et la douleur d’une piqûre. Les enregistrements d’éveil et de sommeil sont limités à 6 heures et sont réalisés à l’aide d’un système sans fil ce qui permet à l’animal d’être complétement libre de ses mouvements. Les sessions se déroulent après une habituation dans une volière séparée et enrichie comme la volière d’hébergement. Un temps de repos est ménagé entre chacune des sessions pendant lequel l’animal est replacé en hébergement commun avec ses congénères.

Choix des espèces

Le chat est un modèle animal de référence pour le sommeil et les théories contemporaines sur l’alternance veille-sommeil. Par rapport aux petits mammifères comme les rongeurs, il a un cerveau de plus grande taille et un électroencéphalogramme dont les caractéristiques sont très proches de celui de l’Homme ; il a de plus une plus grande propension à dormir (environ 70% du temps contre 50% pour les rongeurs) et son sommeil comprend des stades similaires à ceux de l’homme, avec des de sommeil lent et l’activité pontogéniculooccipitale (absente chez le rongeur). Le chat est aussi l’espèce qui nous a permis d’identifier le modafinil et plus récemment, une thérapie histaminergique basée sur le récepteur H3 et utilisée depuis 2016 en Europe et 2019 aux USA pour améliorer l’éveil des patients narcoleptiques et hypersomniaques. Dans la continuité de nos recherches, cette espèce modèle devrait nous permettre d’explorer une nouvelle piste thérapeutique utilisant un ligand H2 en vue d’améliorer le sommeil notamment dans le cadre des troubles du sommeil lié au stress. Chats adultes d'un poids compris entre 3,0 et 5,0kg. Les paramètres étudiés dans cette étude nécessitent des animaux ayant atteint une maturité cérébrale, ainsi qu’une stabilité de l’architecture globale du cycle veille-sommeil, par opposition à des animaux jeunes ou sénescents. Le stade adulte garantit l’implantation reproductible des électrodes aux coordonnées stéréotaxiques prédéfinies.

3 chats vont être utilisés, gardés vivants et réutilisés dans un autre projet, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent, sous anesthésie générale de deux heures trente, l'implantation d'électrodes cérébrales, un transport vers un établissement partenaire et des administrations orales d'une molécule, pour tester un antagoniste du récepteur H2 de l'histamine sur le sommeil. Le porteur reconnaît une douleur post-opératoire d'environ trois jours et le stress lié au transport. Il affirme que seul l'animal "entier" reproduit l'alternance veille-sommeil et présente le chat comme un modèle de référence transposable à l'être humain.

Objectifs

L'être humain est soumis à l'alternance du cycle veille-sommeil. L'éveil est un état permettant la réalisation d'activités vitales et cognitives. Durant l’éveil le cerveau reçoit des informations internes et externes et les analyse pour y répondre de manière adaptée. Inversement le sommeil lent est un état comportemental de repos, permettant à l'organisme d'assurer la récupération physique et fonctionnelle dans des conditions de dépense énergétique minimale. Notre équipe s’intéresse depuis de nombreuses années à l’histamine qui est l’un des neurotransmetteurs majeurs de l’éveil. Les neurones à histamine sont localisés dans une région située sous l’hypothalamus postérieur et émettent des prolongements dans l’ensemble du cerveau. Il existe plusieurs récepteurs à l’histamine, dénommés H1, H2 et H3. Suivant le type de récepteur et sa localisation, l’histamine libérée au cours de l’éveil va avoir des effets activateurs sur ses récepteurs cibles ou inhibiteurs sur ses récepteurs d’autorégulation. Afin de mieux comprendre les mécanismes de déclenchement et de maintien de l’éveil il est important d’identifier précisément l’action de l’histamine sur ces différents récepteurs. Ceci est rendu possible par l’utilisation d‘antagonistes c’est-à-dire des molécules qui vont bloquer sélectivement l’un de ces récepteurs. A l’inverse des récepteurs H1 et H3 dont le rôle sur le sommeil est bien démontré, celui des récepteurs H2 reste peu connu. Dans le cadre d’une autorisation précédente, nous avons obtenu une amélioration du sommeil lent à l’aide d’une nouvelle molécule ciblant spécifiquement ce type de récepteurs, l’effet restant néanmoins à être confirmé statistiquement en raison d’un petit échantillon (n=3). L'objectif de cette étude consiste à finaliser la caractérisation de l’effet de ce nouvel antagoniste H2 sur les états de vigilance et sur l’électroencéphalogramme (EEG) en réalisant des expériences complémentaires sur un nombre réduit d'animaux afin de compléter et confirmer nos premiers résultats.

Bénéfices attendus

Les retombées potentielles de cette étude sont non seulement d’ordre scientifique sur l’animal-modèle (connaissances des mécanismes neuronaux de l’éveil et du sommeil, du rôle des récepteurs centraux H2 de l’histamine) mais aussi transposables à l’Homme et notamment en situation clinique. Les résultats de l’étude pharmacologique vont nous permettre de finaliser la caractérisation du nouvel antagoniste H2 et de ses effets sur les états d’éveil et de sommeil, sur le plan comportemental et de la qualité du sommeil. Ces résultats permettront également de conforter le potentiel translationnel de l’étude. En effet, ce nouvel antagoniste du récepteur H2 a récemment obtenu un statut « cliniquement approprié » après une série de tests réglementaires montrant son innocuité aigue et chronique chez l'animal. Cette étude de preuve de concept chez le chat constitue donc une étape cruciale pour la conception d’une nouvelle thérapie capable d’améliorer le sommeil affecté par les différents types de stress rencontrés dans la vie au cours de l’éveil.

Procédures

L’étude comporte une analyse quantitative et qualitative du sommeil grâce à des enregistrements par électrodes (électroencéphalogramme (EEG), électromyogramme (EMG)) ainsi que des administrations par voie orale de la molécule d’intérêt testée à trois doses contre placebo. La procédure implique pour les animaux les étapes suivantes - une acclimatation d’une durée minimale de deux semaines dans notre établissement - un transport (aller et retour) dans un établissement partenaire d’une durée de 35 minutes - une intervention chirurgicale sous anesthésie générale d’une durée maximale de deux heures trente visant à implanter les électrodes. - une période post-opératoire de 24h à 48h dans l’établissement partenaire suivie d’une convalescence de deux semaines avec évaluation de la douleur et soins appropriés incluant des injections répétées (2 à 3) d’antalgique sous la peau (1 minute). - des sessions d’enregistrement du sommeil au nombre de 24 (8 enregistrements de référence et 16 enregistrements avec administration orale de la molécule d’intérêt ou du placebo). Les sessions durent chacune 6h et sont séparées d’au moins trois jours pour permettre l’élimination de la molécule. Lors des sessions, l’animal est placé seul dans une pièce expérimentale de 4m^2 équipée comme la salle d’hébergement, avec enrichissement. Il est privé de ses congénères dont la présence et les interactions pourraient affecter la qualité de son sommeil, puis les retrouvent à la fin des sessions. Chaque session débute avec une courte immobilisation de l’animal (30 secondes) pour placer l’émetteur sans fil et introduire la gélule contenant le composé testé par voie orale. Pour un animal donné, l’expérience dure au total onze semaines.

Impact sur les animaux

Lors du transport aller-retour dans l’établissement partenaire, l’animal est susceptible d’éprouver un stress, de l’angoisse passagère et un mal des transports Les animaux subissent une intervention chirurgicale au cours de laquelle un dispositif est implanté pour capter les signaux cérébraux. Cette intervention va être à l’origine d’une douleur post-opératoire susceptible de se prolonger plusieurs jours et de se traduire par une modification de l’état général et du comportement ainsi qu’une réaction au toucher de la zone opérée. Ces douleurs pourront durer plus ou moins longtemps selon l’animal, mais leur durée moyenne est estimée à trois jours environ et font l’objet d’une prise en charge par des injections de médicaments antidouleurs ; ces injections entraineront une douleur transitoire au niveau de la peau du site d’injection et pourront être répétées plusieurs fois. Malgré leur taille réduite, les électrodes d’enregistrement peuvent générer des microlésions cérébrales, un œdème (gonflement) ou un hématome (saignement). Il existe également un léger risque d’infection au niveau de l’implant. Lors des sessions l’animal est placé seul dans une pièce expérimentale, il est momentanément privé de ses congénères et est susceptible d’éprouver un stress lié à l’isolement ou à la nouveauté de la situation. Les sessions débutent avec la pose d’un petit émetteur sans fil sur l’implant et l’administration orale de la gélule contenant le placebo ou la dose du composé testé. Ceci nécessite une contention de l’animal créant un inconfort momentané qui peut se traduire par une réaction de fuite ou de défense s’il n’est pas habitué. Il n’est pas attendu d’effet indésirable avec la molécule testée.

Devenir

Tous les animaux sont gardés en vie. Les animaux implantés seront réutilisés dans un autre projet car l'implantation est pérenne dans le temps et les enregistrements sont possibles pendant plusieurs mois. Les animaux non implantés qui n’auront pas été inclus dans l’étude seront proposés à l’adoption par le biais d'une association. La décision est prise en concertation par le responsable du projet et le vétérinaire désigné.

Remplacement

Cette étude fait suite à des travaux préalables in vitro qui ont montré l’implication du récepteur H2 de l’histamine dans l’excitabilité et l’activité neuronale. Elle a pour objet la caractérisation des effets d’un nouvel antagoniste des récepteurs H2 sur les états de vigilance et l’électroencéphalogramme (EEG) ce qui intègre une réponse physiologique et comportementale complexe qui ne peut être obtenue que chez l’animal entier. Il n’existe pas à ce jour de modèle de sommeil in silico ou ex-vivo capable de reproduire les mécanismes neuronaux complexes qui sous-tendent l’alternance des états d’éveil et de sommeil. Les mammifères sont les seuls animaux possédant un cycle veille/sommeil comparable à celui de l’homme.

Réduction

Notre plan d’expérience est conçu pour collecter le maximum de données sur un nombre réduit d’animaux, grâce à des mesures répétées sur un même animal (3 répétitions) et au recueil simultané de données à la fois quantitatives et qualitatives sur le sommeil. Le nombre d’animaux est ainsi réduit au minimum sur la base d’expériences préliminaires et du nombre d’essais complémentaires à réaliser pour obtenir des résultats exploitables et valides d’un point de vue statistique. En outre, l’étude sera menée de façon séquentielle avec un premier animal dont nous analyserons les données avant d’envisager l’ajout d’un second animal ou d’un troisième, uniquement si cela s’avère nécessaire. Les résultats obtenus feront l’objet de tests statistiques pour mesures répétées qui figurent parmi les plus fiables et les plus robustes. L’étude donnera lieu à une publication scientifique ; les enregistrements de sommeil pourront faire l’objet d’un partage avec la communauté scientifique grâce aux plateformes de données ouvertes. La réutilisation par d’autres scientifiques de ces données rares permettra de limiter le recours à de nouveaux animaux.

Raffinement

Les conditions d'hébergement, de soins et les méthodes mises en œuvre dans ce projet ont été définies en collaboration avec des vétérinaires spécialistes et la structure chargée du bien-être animal de façon à réduire toute douleur, souffrance, angoisse ou dommage durables : Une période d’acclimatation minimale de deux semaines est prévue, ainsi que des délais de récupération après le transport et l’intervention chirurgicale. L’implantation chirurgicale d’électrodes est réalisée sous anesthésie générale profonde avec analgésie peropératoire dans un établissement vétérinaire offrant des conditions optimales de réalisation ; la prise en charge postopératoire repose sur un protocole de soins post-opératoires qui inclut une évaluation de la douleur, des injections de puissants antalgiques et prévoit des points limites adaptés. Des visites quotidiennes assurent une familiarisation de chaque animal avec l’expérimentateur et les zootechniciens ainsi que le suivi individuel du bien-être au moyen de grilles de score. Notre expérience montre que des visites et manipulations régulières avec chaque individu atténue l’expression de comportement de fuite ou d’agression et les signes de stress. De façon importante, les animaux implantés cohabitent en parfaite harmonie avec des individus non implantés. Les administrations du composé ou du placebo se font par voie orale en gélule et non au moyen d’injections. L’animal est brièvement tenu à la main par l’expérimentateur pour introduire la gélule, il ne subit dont pas l’inconfort et la douleur d’une piqûre. Les enregistrements d’éveil et de sommeil sont limités à 6 heures et sont réalisés à l’aide d’un système sans fil ce qui permet à l’animal d’être complétement libre de ses mouvements. Les sessions se déroulent après une habituation dans une volière séparée et enrichie comme la volière d’hébergement. Un temps de repos est ménagé entre chacune des sessions pendant lequel l’animal est replacé en hébergement commun avec ses congénères.

Choix des espèces

Le chat est un modèle animal de référence pour le sommeil et les théories contemporaines sur l’alternance veille-sommeil. Par rapport aux petits mammifères comme les rongeurs, il a un cerveau de plus grande taille et un électroencéphalogramme dont les caractéristiques sont très proches de celui de l’Homme ; il a de plus une plus grande propension à dormir (environ 70% du temps contre 50% pour les rongeurs) et son sommeil comprend des stades similaires à ceux de l’homme, avec des de sommeil lent et l’activité pontogéniculooccipitale (absente chez le rongeur). Le chat est aussi l’espèce qui nous a permis d’identifier le modafinil et plus récemment, une thérapie histaminergique basée sur le récepteur H3 et utilisée depuis 2016 en Europe et 2019 aux USA pour améliorer l’éveil des patients narcoleptiques et hypersomniaques. Dans la continuité de nos recherches, cette espèce modèle devrait nous permettre d’explorer une nouvelle piste thérapeutique utilisant un ligand H2 en vue d’améliorer le sommeil notamment dans le cadre des troubles du sommeil lié au stress. Chats adultes d'un poids compris entre 3,0 et 5,0kg. Les paramètres étudiés dans cette étude nécessitent des animaux ayant atteint une maturité cérébrale, ainsi qu’une stabilité de l’architecture globale du cycle veille-sommeil, par opposition à des animaux jeunes ou sénescents. Le stade adulte garantit l’implantation reproductible des électrodes aux coordonnées stéréotaxiques prédéfinies.

530 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Porteuses de deux formes de la maladie de Charcot-Marie-Tooth, elles reçoivent des injections de vecteurs viraux dans la moelle épinière ou les muscles des pattes arrière, puis passent des tests locomoteurs nommés rotarod, gait, Von Frey et grip, pour évaluer une thérapie génique. Le porteur décrit des injections à faibles effets et une classification modérée liée au cumul du phénotype et des tests. Il renvoie les retombées cliniques au conditionnel et au long terme, et affirme que seuls des modèles souris permettent d'établir la preuve de concept.

Objectifs

Ce projet a pour but de tester des approches de thérapie génique sur des modèles souris de la maladie de Charcot Marie Tooth (CMT). Il s'agit notamment de déterminer l'effet bénéfique d'injection ciblée de vecteurs viraux médicaments exprimant un gène thérapeutique.

Bénéfices attendus

L'ensemble de ce projet nous permettra de déterminer si les approches de thérapie génique proposées ont un effet bénéfique pour améliorer ces deux formes de Charcot Marie Tooth (CMT). Il s'agit d'une étude préclinique qui permettra, en cas de bénéfices thérapeutiques, d'établir la preuve de concept de l'efficacité de ce type d'approche de thérapie génique ciblée pour la maladie de Charcot marie tooth (CMT). A plus long terme ces approches pourront être mise en place pour d'autres formes de CMT et déboucher sur des essais cliniques pour les patients atteints de CMT.

Procédures

L'ensemble des animaux (n=530) subiront des injections ciblées au niveau de la moelle épinière ou dans les muscles des pattes arrières. Ces interventions sont de courte durée (de l'ordre de 5 minutes).

Impact sur les animaux

Les deux types d’injections se feront sous courte anesthésie gazeuse. Ces injections seront réalisées au moyen de fines seringues à insuline et ne nécessite pas d’incision de la peau ou du muscle au préalable. En se basant sur notre expérience et celle de nos collaborateurs ,ces injections entrainent peu d'effets indésirables. Nous espérons notamment retarder voire prévenir l'apparition des symptômes grâce à l'approche thérapeutique que nous proposons. Néanmoins, elles peuvent occasionallement induire une inflammation locale ou légères irritations et ainsi un léger inconfort qui sera surveillé dans les jours suivants l’intervention. Par la suite, les fonctions locomotrices de ces souris seront évalués au cours du temps au moyen de 3 ou 4 tests permettant d'analyser la démarche de la souris tels que le rotarod et le gait, la sensibilité de ces pattes avec le test VonFrey ou encore la force de ces muscles avec le test du grip. Ces tests entrainent peu d’inconfort aux souris. L’ensemble de ces tests pour un stade donné, seront effectué sur 3 ou 4 semaines afin de ne réaliser qu’un test par semaine et assurer une récupération aux animaux. Une grille de score sera utilisée pour évaluer différents critères (poids, apparence, comportement général, blessure etc.) rendant compte de l'état de santé général de l'animal. La classification modérée des procédures prend en compte le cumul du phénotype de la souris CMT et des injections et tests effectués chez ces animaux.

Devenir

A l'issu des études comportementales l'ensemble des animaux seront euthanasiés afin de déterminer l'effet bénéfique des thérapies proposés au niveau cellulaire sur les tisssus atteints dans la pathologie de Charcot Marie Tooth (CMT) (diminution de la dégénérescence axonale, réduction des défauts de myéline, etc.).

Remplacement

Il est difficile d'accéder aux cellules de patients du système nerveux périphériques (neurones moteurs et sensitifs et cellules de Schwann) et particulièrement les cellules de Schwann qu'il est impossible de différentier à partir de cellules pluripotentes humaines. Ainsi seuls des modèles souris nous permettent à l'heure actuelle d'établir la preuve de concept des thérapies que nous proposons pour envisager par la suite un essai thérapeutique chez l'homme

Réduction

Le nombre d'animaux a été limité au minimum nécessaire pour mettre en évidence un effet significatif sur des paramètres de locomotion, force musculaire et vitesse de conduction nerveuse. De plus il s'agit d'une étude longitudinale c'est-à-dire que les mêmes groupes d'animaux seront suivis à différents stades (3,6 et 12 mois) afin de suivre à long terme l'effet bénéfique des thérapies

Raffinement

Afin d'améliorer le bien être animal au cours de notre étude, les besoins physiologiques des animaux seront respectés (nourriture à volonté, enrichissement (maisonnette et sizzle pad), stabulation en petit groupe, analgésiques avant et après injection ainsi que réalisation des expériences sous anesthésie. Des points limites seront définis et les animaux seront mis à mort lorsqu'ils atteindront le critères d'interruption.

Choix des espèces

La souris reste un des modèles les plus aisés à modifier génétiquement et proche de l'homme (99% des gènes sont identiques). Elle est l'espèce la plus utilisée pour modéliser des maladies neurodégénératives ou neuromusculaires telles que la CMT. Elles développent la plupart du temps des anomalies observées chez l'homme et ont permis de mieux comprendre les mécanismes cellulaires sous-jacents à ces pathologies. Dans notre cas, les lignées utilisées pour la CMT2A et la CMT4H reproduisent de manière progressive (entre 6 mois et 1 an) la majorité des anomalies cellulaires et comportementales, observés chez ces patients telles que une dégénérescence axonale, des défauts locomoteurs et des anomalies de myéline.

150 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des composés par gavage quotidien jusqu'à cinquante jours, passent des tests de reconnaissance d'objet, de labyrinthe à quatre bras et de labyrinthe en Y, puis sont mises à mort par décapitation pour des enregistrements sur coupes de cerveau, afin de tester des composés contre la maladie d'Alzheimer. Le porteur indique de possibles signes d'inconfort et une perte de poids après administration. Il affirme que les tests de mémoire et l'électrophysiologie sur coupes ne peuvent être reproduits en culture cellulaire.

Objectifs

La maladie d’Alzheimer (MA) se caractérise par une perte progressive de la mémoire et des capacités de notre cerveau qui nous permettent d'être en interaction avec notre environnement : percevoir, se concentrer, acquérir des connaissances, raisonner, s'adapter et interagir avec les autres. La zone du cerveau impliquée dans l'apprentissage et la mémoire est l'hippocampe. Dans ce projet, afin d’évaluer l'effet des composés testés par voie orale, des tests comportementaux seront utilisés pour quantifier les déficits de mémoire chez les souris âgées. Puis l’effet des composés testés par voie orale sera évalué sur l’activité électrique des cellules neuronales par la technique d’électrophysiologie, sur coupes cérébrales, chez des rongeurs.

Bénéfices attendus

Ce projet scientifique associé à notre plateforme d'électrophysiologie et de comportement permettra de mieux comprendre la physiologie des cellules neuronales, dans le but de développer de nouvelles approches thérapeutiques chez l’Homme afin de traiter les pathologies cérébrales et notamment la maladie d’Alzheimer.

Procédures

-Administration quotidienne jusqu’à 50 jours, 1 à 2 maximum/jour par voie orale avec une sonde alimentaire de taille adaptée à l’espèce : 10 secondes -Test de reconnaissance d’objet dans une arène, 3 séances à 24h d’intervalles de 10 minutes avant la fin de l’étude -Test du labyrinthe des 4 bras, 1 séance de 5 minutes 48 h avant la fin de l’étude -Test du labyrinthe en Y, une séance de 15 minutes d’entrainement puis 24 h après une séance de test de 5 minutes avant la fin de l’étude. -Anesthésie pour prélèvement sanguin : anesthésie de la souris par inhalation (induction : 4-5% isoflurane) (maximum 3 minutes) -Prélèvement sanguin : 10 secondes jusqu’à 1 fois par semaine (maximum 5 prélèvements sur animal vigile ou anesthésié) et le dernier jour d’étude sur animal anesthésié : 10 secondes - Euthanasie : Administration intrapéritonéale du mélange d’anesthésiques/analgésiques (10 secondes), ou anesthésie de la souris par inhalation (induction : 4-5% isoflurane, maximum 3 minutes), décapitation (3 secondes)

Impact sur les animaux

Suite à l’administration des composés à tester, il se peut que des signes d’inconfort ou d’intolérance se manifestent (baisse d’activité, perte de poids, poils hérissés, modification des selles...). Dans tous les cas, un suivi quotidien de l’état général des animaux et une pesée hebdomadaire seront réalisés afin de repérer tout signe de mal-être. Les 3 tests comportementaux différents seront réalisés 48h, 24h avant et le jour de l’euthanasie et ne dureront pas plus de 15 minutes chacun. Aucune nuisance n’est attendu pendant ces tests comportementaux qui sont de l’exploration d’objets ou de territoire.

Devenir

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

Remplacement

Les tests de comportement nécessitent l’utilisation d’animaux vivants pour quantifier les déficits d’apprentissage et de mémoire. L'organisation des réseaux neuronaux peut être étudiée sur des coupes cérébrales de rongeurs par électrophysiologie. Ces expériences ne peuvent pas être reproduites, ni étudiées dans des modèles de cultures cellulaires. Nos expérimentations au sein de la société, même si elles nécessitent l’utilisation d’animaux, sont pratiquées avec un souci permanent de réduction du nombre d’animaux et de bien-être pour nos animaux en expérimentation. Toutes les expériences sont réalisées dans le respect de l'éthique animale.

Réduction

Le nombre de souris a été réduit autant que possible, tout en étant suffisant pour l'obtention de résultats exploitables. L'évaluation du nombre d'animaux nécessaire a été effectuée par un programme adapté. Les résultats seront analysés par des tests statistiques. Nous adapterons les tests statistiques en fonction des observations. Les tests comportementaux et les enregistrements électrophysiologiques seront fait sur les mêmes animaux afin de réduire le nombre d’animaux.

Raffinement

Les animaux plus âgés pourront être placés individuellement pour éviter le risque de bagarre dès leur arrivée, suite à un retour d’expérience et aux recommandations de l’éleveur. Ils resteront toujours en contact visuel et olfactif. Avant toute administration, une période d’acclimatation des animaux d’au moins 5 jours sera respectée. Un suivi quotidien des animaux sera effectué sans exception (Week-ends & jours fériés), les animaux seront pesés une fois par semaine dès la fin de la période d’acclimatation par les expérimentateurs pour suivre l’état de santé général . En particulier, ils seront observés après chaque geste technique (administration, prélèvement), afin de s’assurer de l’absence d’effet indésirable inattendu. En cas d’altération de l’état de l’animal, la surveillance sera rapprochée et il sera soigné selon les recommandations du vétérinaire et en accord avec le directeur d’étude. Ce suivi nous permettra de déceler précocement tout signe de souffrance ou d’angoisse et nous appliquerons strictement les points limites définis. Les animaux seront évalués grâce à la fiche d’observation /points limites et l’atteinte d’un point limite entrainera les actions documentées dans cette fiche. Un entrainement (première exposition dans l’arène ou labyrinthe, présentation des objets) sera réalisé une fois, 24h avant de réaliser un test comportemental afin de diminuer le stress de l’animal et de rendre des résultats fiables. Lors des prelevement sanguins réalisées par du personnel compétent et qualifié, les animaux pourront être sous anesthésie générale.

Choix des espèces

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

360 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent de la cuprizone dans leur nourriture pour détruire leur myéline pendant quatre à douze semaines, puis une injection létale afin de prélever leur cerveau, pour étudier le rôle du récepteur RXRg dans la remyélinisation. Le porteur affirme que la cuprizone n'entraîne ni douleur ni inconfort et laisse un comportement normal, tout en déclarant le projet en gravité modérée. Il indique qu'aucun modèle in vitro ne reproduit la remyélinisation, processus dynamique qui ne pourrait selon lui être observé que chez l'animal vivant.

Objectifs

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune affectant le système nerveux central (SNC). Causée par une dysfonction du système immunitaire, elle engendre des lésions de la myéline qui provoquent des perturbations motrices, sensitives, cognitives, visuelles et autres. Les traitements actuels sont insuffisants pour empêcher la progression du handicap à moyen terme. La myéline est une gaine qui entoure les fibres nerveuses. Cette gaine est nécessaire pour une bonne conduction de l’influx nerveux. Lorsque la myéline est dégradée, elle doit être reformée par des cellules spécialisées. Toutefois, dans la SEP, la myéline est la cible du système immunitaire qui engendre une réaction inflammatoire excessive. A long terme, cette inflammation empêche la myéline de se reformer conduisant aux symptômes cités précédemment. Il est important de comprendre pourquoi la myéline n’est pas reformée. En effet, une stratégie thérapeutique serait de stimuler la régénération de la myéline. Grâce à l’utilisation de souris génétiquement modifiées, nous étudierons comment la myéline se forme et comment différents facteurs peuvent stimuler sa régénération dans la SEP.

Bénéfices attendus

La myéline est une gaine biologique qui entoure les fibres nerveuses dans le système nerveux central. Cette gaine est nécessaire pour la transmission des informations entre les neurones. La dégradation de la myéline et son remplacement sont un processus physiologique naturel, toutefois chez les patients atteints de sclérose en plaques (SEP) la myéline est la cible du système immunitaire ce qui entraine différents troubles neurologiques tels que des troubles moteurs, et une réaction inflammatoire importante. Une des conséquences de cette réaction inflammatoire est d’empêcher la régénération de la myéline et donc de contribuer à la maintenance des troubles cités. Différents acteurs ont été identifiés comme facteurs stimulant la formation de myéline dans la SEP. En utilisant des souris modifiées génétiquement, nous déterminerons l’implication de ces facteurs dans la formation de myéline en conditions pathologiques. Ceci pourrait mettre en lumière un mécanisme de remyélinisation précis qui pourrait également ouvrir une nouvelle voie de recherche dans la SEP et vers de nouvelles pistes thérapeutiques.

Procédures

Ici, n=300 animaux recevront un régime alimentaire comprenant de la Cuprizone pour générer une perte de myéline pendant différents temps (4, 5, 6, 12 semaines et un groupe deux fois 4 semaines). A l’issue de ces différents temps de consommation, les animaux ayant consommé la Cuprizone ainsi que les contrôles (n=30) non nourris à la Cuprizone pendant 5 semaines recevront une injection létale d’anésthésique et seront mis à mort. Le cerveau de ces animaux sera prélevé pour réaliser des analyses immunohistochimiques.

Impact sur les animaux

La cuprizone est un traitement introduit dans la nourriture qui induit une démyélinisation des neurones et une activation du système immunitaire. Ce traitement n’entraîne pas de douleur ou d’inconfort chez l’animal, et les symptômes moteurs liés à ce traitement, telle que la coordination motrice, sont faibles. De plus, le traitement à la Cuprizone n'engedrera aucune modification du comportement animal, les animaux auront un comportement tout à fait normal. Toutefois, au début de la consommation, une légère perte de poids peut être observée chez la souris bien qu'il y ait une absence de faim/soif chez l'animal. L’effet de la Cuprizone est également réversible, c’est-à-dire que l’arrêt de sa consommation entraîne la restauration de la myéline. Un dernier effet attendu est le léger stress généré chez l’animal par les injections intrapéritonéales d’anesthésique/analgésique.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à l’issue de la procédure afin de prélever les organes pour réaliser des analyses histologiques.

Remplacement

Il n’est pas possible de remplacer les modèles murins par un modèle in vitro dans cette étude pour trois raisons principales : (i) la myélinisation développementale ou remyélinisation est un processus dynamique et multifactoriel dépendant des activités de types cellulaires différents et ne peut être reproduit que chez un animal vivant dans son intégrité; (ii); une analyse de remyélinisation est espèce-dépendant, cependant la souris reste un très bon modèle de la myélinisation chez l’Homme; (iii) la souris est notre modèle de référence dans la recherche sur les récepteurs de vitamine A car c’est dans ce modèle que nous avons déjà identifié des programmes moléculaires contrôlés par ces récepteurs ainsi que des traitements pharmacologiques pour les futurs développements de nouvelles stratégies thérapeutiques. De plus, ce projet émane des nombreuses analyses menées préalablement in vitro sur des cultures primaires des oligodendrocytes, microglie ou des neurones qui nous ont amenées à proposer ce projet et tester in vivo nos hypothèses de travail.

Réduction

Dans ce projet, nous prévoyons d’utiliser 10 animaux par lot de chaque sexe. Ces effectifs tiennent compte de la variabilité inter-individus ainsi que de potentielles différencies liées au sexe. Les analyses seront réalisées avec des tests statistiques adaptés. Si des différences liées au sexe sont mises en évidence, des études plus poussées seront réalisées dans un second temps. Dans l’éventualité où des complications apparaissent durant l’expérience, 10 % d’animaux supplémentaires par lignée seront prévus (soit n=10 par lignée) afin de conserver un nombre suffisant de réplicat pour réaliser des analyses statistiques. Ceci représente un ajout de n=10 animaux/lignées, soit 30 animaux en plus. A des fins de réduction, les animaux générés en plus pourront servir aux différents temps de consommation de Cuprizone si besoin est. Il est possible que peu voire aucun animal ne meurt durant l’expérience. Dans ce cas, les 10% d'animaux supplémentaires prévus par lignée ne seront pas utilisés.

Raffinement

En vue de raffiner les procédures, les animaux sont hébergés en groupe dans des conditions optimales (dans des portoirs ventilés et avec un nid) et ils font l’objet d’un suivi adapté et régulier et de soins vétérinaires au besoin. Ici, nous ne nous attendons pas à engendrer une douleur/souffrance aux animaux. En effet, la Cuprizone est faiblement concentrée, les dégradations de myéline seront mineures et principalement localisées dans le corps calleux, ce qui ne devrait pas générer de phénotype durant le suivi expérimental. Quelques troubles de coordination motrices peuvent cependant être observés en début de traitement. De plus, une légère perte de poids peut être observée au début de la consommation de Cuprizone. Le poids corporel des animaux sera alors contrôlé avant, pendant, et après consommation de Cuprizone. Si une perte de poids comprise entre 5 % et 10 % est observée, de la nourriture gélifiée sera mise à disposition de la souris pour faciliter sa prise alimentaire. Si une perte de poids supérieure à 10 % est observée, l’animal sera exclu de la procédure. A l’issue de la consommation de Cuprizone, la procédure expérimentale sera réalisée sous anesthésie générale par injection d'un mélange d'anesthésique : analgésique afin d’éviter aux animaux tout ressenti douloureux. Les injections sont peu douloureuses également, et génèrent principalement un stress à l'animal. A l’issue de la procédure, les animaux seront mis à mort par un manipulateur expérimenté en minimisant le stress animal.

Choix des espèces

La myéline est une gaine biologique qui entoure les neurones assurant ainsi leur protection d’une part, et la transmission des messages nerveux d’autre part. La dégradation de la myéline et son remplacement sont un processus physiologique naturel. Cependant, chez des patients atteints de sclérose en plaques (SEP), la myéline est dégradée par le système immunitaire ce qui engendre différents troubles moteurs et cognitifs, et une réaction inflammatoire importante. Cette dernière va empêcher la régénération de myéline et donc maintenir les troubles cités précédemment. Une stratégie thérapeutique serait de stimuler la régénération de myéline. Pour comprendre comment la remyélinisation se met en place, nous utiliserons le modèle murin puisque ce modèle récapitule très bien la myélinisation chez l’Homme. De plus, les souris génétiquement modifiées utilisées dans ce projet nous permettent d’étudier des programmes moléculaires importants dans la régénération de myéline, et différents traitements pharmacologiques ciblant ce programme ont déjà été validés chez la souris. Nous utiliserons des souris adultes (âgées de 8 semaines) pour évaluer la régénération de la myéline dans des conditions pathologiques mimant la sclérose en plaques.