Système nerveux

91 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection de cellules tumorales, par voie sous-cutanée ou intraveineuse, censée provoquer un développement tumoral avec métastases cérébrales, avant d'être disséquées pour récupérer ces métastases. Le projet cherche à préciser le rôle d'un gène candidat dans la formation des métastases cérébrales, un processus que le porteur juge "difficilement modélisable in-vitro". Des points limites sont annoncés mais le résumé ne détaille pas les signes cliniques suivis.

Objectifs

Les métastases cérébrales surviennent chez environ 20% des patients atteints de cancers métastatiques. Leur survenue est de mauvais pronostic puisque moins de 10% des patients survivent au-delà de 2 ans. Le traitement de ces atteintes par chimiothérapie reste difficile en raison de la faible perméabilité du cerveau à de la plupart des molécules actuelles, par l’existence d’une barrière hémato-encéphalique entourant et protégeant le système nerveux central. Notre postulat est qu’il existe probablement une signature moléculaire propre liée à l’implantation des cellules tumorales sur le site métastatique cérébral. L’objectif est d’identifier, parmi cette signature, des gènes candidats potentiels que nous pourrions utiliser comme cible thérapeutique. A partir de prélèvements de patients, nous avons réalisé une étude comparative des gènes exprimés au niveau des métastases cérébrales et des métastases non-cérébrales. Ce travail a permis de mettre en évidence des gènes qui pourraient avoir un rôle dans le passage de la barrière hémato-encéphalique et/ou l’implantation des cellules tumorales dans le cerveau. Parmi ces gènes, l’un d’eux pourrait constituer une cible prometteuse de par les fonctions qui lui sont prêtées dans la littérature. L’objectif de cette demande est de déterminer le rôle fonctionnel de cette cible potentielle dans le processus métastatique cérébral.

Bénéfices attendus

Les résultats attendus de ce projet sont la validation de l’intérêt fonctionnel du gène identifié par l’analyse génomique et bibliographique dans le processus de métastase cérébrale ainsi qu’une meilleure compréhension du processus métastatique vers cet organe.

Procédures

Nous disposons de 2 lignées tumorales murines connues pour induire des métastases cérébrales chez la souris et qui expriment notre gène d’intérêt. Les animaux subiront une seule procédure d'injection des cellules tumorales. En fonction des types cellulaires, les injections se feront soit en sous cutané, soit en intraveineuse. Ce sont des actes peu douloureux qui ne nécessitent pas de sédation. Seule l'injection sous cutanée se fera sous anesthésie générale pour des raison techniques d'accès au site d'injection.

Impact sur les animaux

L'injection des cellules devrait conduire à un développent tumoral avec une possibilité de métastases cérébrales. Pour limiter au maximum les nuisances sur les animaux, un suivi quotidien et l'évaluation des signes clinique doivent nous permettre de suivre le développement tumoral dans le respect des points limtes fixés et de prévenir les domages aux animaux.

Devenir

A l'issue de la procédure expérimentale, tous les animaux seront euthanasiés pour permettre leur dissection et la récupération des métastases cérébrales et non-cérébrales. Les cellules issues de ces métastases seront ensuite utiliéses pour des analyses moléculaires et fonctionnelles in-vitro.

Remplacement

Le recours à l’expérimentation animale est indispensable à la poursuite de notre projet. Le phénomène métastatique est un phénomène plastique qui fait appel à des mécanismes complexes difficilement modélisables in-vitro. Si nous souhaitons mettre en évidence des différences fonctionnelles entre les cellules ayant envahis le cerveau et celle n’ayant pas envahis le cerveau, il est impératif que nous puissions les récupérer sur le site de la métastase.

Réduction

Le nombre d'animaux est calculé pour nécessiter le moins d'animaux possible tout en atteignant les objectifs scientifiques fixés. Pour ce projet, nous avons prévu 91 souris Balb/c Ann. Nous injecterons 2 lignées tumorales murines décrites pour induire des métastases cérébrales. Lors des dissections, nous récupèrerons les cellules tumorales de métastases cérébrales et des métastases non cérébrales pour effectuer des tests moléculaires et fonctionnels in-vitro. Une analyse informatique nous a permis de déterminer le nombre d'individus nécessaires sur la base d'une comparaison de 2 moyennes d'échantillons non appariés. L'évaluation des résultats obtenus se fera par la comparaison de 2 moyennes de groupes d'échantillons non appariés par un test de Mann withney.

Raffinement

Pour le raffinement, les animaux sont suivis quotidiennement par les animaliers et les expérimentateurs. Si les points limites sont atteints avant la fin de l'expérimentation, l'animal sera euthanasié. Une période d'acclimatation de 7 jours sera observée à réception des animaux. Un enrichissement des cages sera systématiquement proposé. pour les souris, nous disposerons dans les cages des abris et des fagots en carton.

Choix des espèces

Nous avons choisi de travailler sur des modèles murins car c’est un modèle pour lequel nous disposons de lignées cellulaires dont il a déjà été décrit qu’elles avaient un tropisme pour le système nerveux central. Nous utiliserons des souris Balb/c car il s’agit d’un modèle syngénique (H2d) pour les lignées utilisées, limitant les rejets des cellules tumorales. Souris adultes de 6 semaines. Les animaux sont identifiés par baguage à l’oreille. L’identification est réalisée 7 jours après leur arrivée. L’âge des animaux n’influe pas sur les capacités de développement tumorales et il n’est pas non plus rapporté d’influence de l’âge sur l’apparition des métastases cérébrales pour ces modèles. Aussi, nous choisirons des animaux adultes jeunes.

24 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur implante par chirurgie 64 électrodes intracérébrales, puis ils cherchent de la nourriture dans des environnements variés sous restriction alimentaire maintenant leur poids à 90 %, pour enregistrer l'activité de l'hippocampe et du thalamus visuel. Le porteur précise que les rats sont hébergés seuls pour préserver l'appareillage et qu'ils sont pesés chaque jour, l'alimentation redevenant libre au-delà de 15 % de perte. Il affirme que ces enregistrements invasifs sont incompatibles avec l'humain et qu'aucune approche in vitro ou in silico ne peut remplacer l'animal.

Objectifs

Ce projet vise à comprendre comment des structures cérébrales, bien connues par ailleurs pour leur rôle dans le traitement des informations visuelles, participent à la construction de la représentation spatiale chez le rongeur. La représentation de l'espace constitue une question centrale dans le domaine de la recherche en cognition. Près de cinquante années de recherche en neurophysiologie, reposant pour l'essentiel sur l'utilisation du modèle rongeur, ont permis d'identifier les structures cérébrales indispensables à la construction de cette représentation spatiale. L'hippocampe est l'une de ces structures. Les études électrophysiologiques visent à essayer de comprendre le fonctionnement d'une structure cérébrale en analysant l'activité des neurones en relation avec le comportement de l'animal. Les principales cellules hippocampiques sont des neurones pyramidaux qui montrent une intense activité lorsque l'animal se trouve à un endroit particulier de l'espace dans un environnement donné. Ces cellules de lieu permettent donc collectivement à l'animal de savoir où il se trouve et dans quel environnement il se trouve. Nous savons désormais que l’activation de ces cellules repose sur des informations de nature multimodalitaire (par exemple olfactive, tactile, visuelle, etc.) ce qui fournit au système de navigation un fort potentiel adaptatif. Néanmoins, les relations fonctionnelles entre les structures spécialisées dans le traitement des informations visuelles et celles spécialisées dans le traitement des informations spatiales restent très largement méconnues. Le but de ce projet est donc d’enregistrer l’activité neuronale simultanément dans deux structures cérébrales, l’une spécialisée dans le traitement des informations spatiales (hippocampe), l’autre dans le traitement des informations visuelles (corps genouillé dorso-latéral), et d’observer les interactions neuronales en réponse à des manipulations environnementales. Pour ce faire, les animaux seront implantés avec des microdescendeurs équipés de 64 électrodes et devront se déplacer dans des environnements plus ou moins complexes à la recherche de nourriture. Un deuxième volet de l’étude consiste à établir une cartographie des champs récepteurs visuels de ces deux populations neuronales chez l’animal anesthésié. D'une durée de 5 ans, ce projet nécessitera l'utilisation de 24 rats (mâles et femelles) de souche Long-Evans adultes.

Bénéfices attendus

Les résultats de ce projet nous permettront de clarifier le rôle des informations visuelles dans la consolidation mnésique telle qu’observée au niveau hippocampique. Les expériences de cartographie des propriétés visuelles des neurones thalamiques nous permettront, quant à elles, de confirmer la présence de cellules de lieu dans cette région sous-corticale. L’ensemble de ces résultats nous amènera éventuellement à reconsidérer le rôle du corps genouillé dorso-latéral dans les processus de mémorisation et plus simplement dans le traitement des informations visuelles.

Procédures

Procédure chirurgicale (Procédure 1). Implantation chronique d'électrodes intra-cérébrales. Procédure unique. 4 heures en moyenne. Procédure facultative de réparation des implants (Procédure 2). Anesthésie de courte durée. Procédure facultative, de 0 à 2 fois par animal. Entre 10 et 15 minutes en moyenne. Procédure comportementale (Procédure 3). Tâche de recherche aléatoire de nourriture chez l'animal libre de ses mouvements. Maximum 3 fois par jour pendant 3 mois. 12 minutes par session. Procédure d'enregistrement de l'activité cérébrale (Procédure 4). Recueil des données électrophysiologiques au cours de la tâche comportementale. Maximum 3 fois par jour pendant 3 mois. 12 minutes par session. Procédure de cartographie des propriétés visuelles (Procédure 5). Anesthésie de l'animal et caractérisation des propriétés visuelles des neurones thalamiques. Procédure unique. 5 heures en moyenne.

Impact sur les animaux

Les animaux après chirurgie sont placés individuellement dans des cages standard dont la grille est réhaussée de 13 cm. Cette mesure d'hébergement particulière est indispensable afin d'assurer le bon état de fonctionnement des microdescendeurs porte-électrodes. L'hébergement de plusieurs animaux dans une même cage pourrait aboutir à l'endommagement irréversible de cet appareillage et rendre ainsi impossible le bon déroulement des expérimentations. Puisqu’un contrôle alimentaire est prévu pendant toute la durée de l’expérience afin de réduire le poids des animaux à 90% de leur poids initial, les rats sont pesés tous les jours afin d'éviter des réductions trop importantes de leur poids. Si la perte de poids d'un animal est trop importante (e.g. >15%), l’alimentation de l’animal devient ad libitum jusqu’au retour du poids désiré.

Devenir

A l'issue des procédures 1 à 4 incluse, tous les animaux sont gardés en vie. La décision de maintien en vie découle des objectifs de l'expérimentation, à savoir enregistrer les modifications de l'activité cérébrale en réponse à des modifications environnementales au cours des procédures comportementales. Ce n'est qu'à la fin du projet, (après la procédure n°5), que tous les animaux sont mis à mort de façon à pouvoir prélever le cerveau pour analyse histologique. Ce contrôle histologique est indispensable pour confirmer la position des électrodes au niveau des structures cérébrales d'intérêt.

Remplacement

Ce projet repose sur des méthodes invasives d'enregistrement de l'activité cérébrale, incompatibles avec une approche chez le sujet humain. De plus, de par la nécessité d'enregistrer l'activité cérébrale au sein d'un système complexe intégré, il est impossible de remplacer l'animal par des expériences in vitro, in silico ou ex vivo.

Réduction

L'utilisation de microdescendeurs indépendants à haute densité d'enregistrement permet de réduire considérablement (près de 50%) le nombre d'animaux nécessaires à la réalisation de ce projet.

Raffinement

Les animaux seront hébergés dans des cages rehaussées (+13 cm) spécifiquement à cette occasion. Cette hauteur permettra aux animaux de pouvoir se redresser complètement dans leur cage sans que l'implant ne gêne leurs mouvements. Les implants seront équipés d'un système de connexion magnétique ce qui permettra à l'expérimentateur de connecter les animaux sans avoir à les restreindre. Toutes les procédures chirurgicales seront effectuées à l'aide de produits anesthésiques et analgésiques adaptés. Les animaux sont surveillés pendant toute la période post-opératoire en utilisant une grille d'évaluation adaptée pour détecter d'éventuels signes de douleur ou de mal être et une injection supplémentaire sous-cutanée d'analgésique est réalisée en cas de besoin. Les autres traitements éventuels sont établis par le vétérinaire de notre établissement d'expérimentation. Puisqu’un contrôle alimentaire est prévu pendant toute la durée de l’expérience afin de réduire le poids des animaux à 90% de leur poids initial, les rats sont pesés tous les jours afin d'éviter des réductions trop importantes de leur poids. Si la perte de poids d'un animal est trop importante (e.g. >15%), l’alimentation de l’animal devient ad libitum jusqu’au retour du poids désiré. Notre grille de score permet de caractériser l'état général de l'animal sur la base d'un certain nombre de paramètres auxquels des points sont attribués (apparence générale, abreuvement et alimentation, examen clinique, comportement naturel, comportement provoqué) et, selon le score obtenu en additionnant les points correspondant aux paramètres, permet de conduire les actions suivantes : 0-4 Normal, pas d’action requise. 5-9 Observer attentivement, envisager l’utilisation d’antalgiques (Kétoprofène 5mg/kg, PO ou Carprofène 5mg/kg, SC). En cas de dermatite au niveau du scalp, l’application d’une pommade nettoyante, antiseptique et cicatrisante peut être envisagée (Acide Malique, DERMAFLON). Si présence d’infection, envisager l’utilisation d’antibiotiques à large spectre (Oxytetracycline, 10 mg/kg, SC) pendant trois à cinq jours. 10-14 Souffrance, administration d’antalgiques (Buprenorphine, 0.05 mg/kg, SC) et observer régulièrement. Demander un deuxième avis (SBEA et/ou Vétérinaire référent). 15-17 Souffrance sévère. Mise à mort.

Choix des espèces

Le rat représente le modèle de choix pour les études du comportement spatial qui est à la base des protocoles comportementaux qui seront utilisés. Il présente d'excellentes performances dans les tâches de navigation spatiale. Par ailleurs, 90% des études portant sur les bases neurales de l'apprentissage et des comportements de choix réalisés chez le rongeur reposent sur l'utilisation du rat, ce qui permet de disposer d'une littérature abondante sur laquelle s'appuyer. Enfin, tous nos travaux antérieurs ont été réalisés chez le rat, ce qui facilite la comparaison des résultats entre eux. Le projet vise à établir le rôle de certaines structures cérébrales chez le rat jeune adulte. Afin de pouvoir comparer les résultats avec les travaux antérieurs, nous utiliserons des animaux qui auront 3 mois au début de l'expérience.

60 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection intracrânienne de lentivirus pour induire un gliome, avant d'être mises à mort en raison du développement tumoral. Le porteur, dont les rubriques restent très brèves, n'annonce pas d'effets indésirables et vise à valider la protéine Rad18 comme cible contre le glioblastome. Il affirme que la validation in vitro ne suffit pas et qu'un contexte plus global reste "indispensable".

Objectifs

Obtenir une preuve de concept pour valider Rad18 comme nouvelle cible thérapeutique pour le traitement du glioblastome

Bénéfices attendus

Améliorer l'espérance de vie des patients atteint de glioblastome

Procédures

Injection intracranial de lentivirus

Impact sur les animaux

Pas d'effets indésirables

Devenir

Mis à mort car développement tumorale

Remplacement

La validation de la cible par approche in vitro ne saurait être suffisante pour étudier l’effet de l’inhibition de la protéine Rad18 sur l’efficacité de la chimiothérapie. En effet, la réponse à la thérapie est également contrôlée par le microenvironnement tumoral. Les modèles de culture in vitro ne recréent ni la diversité de l’environnement des tumeurs ni la difficulté pour une molécule d’atteindre les cellules cibles. Il est donc indispensable de valider notre preuve de concept dans ce contexte plus global qu’il est impossible de reproduire à l’heure actuelle in vitro.

Réduction

Le nombre d'animaux est maintenu au strict minimum (5 par conditions) afin d'obtenir des résultats statistiquement significatifs.

Raffinement

L’hébergement, l’enrichissement et la manipulation des animaux répondent à la règlementation pour le bien-être des animaux. Pour les protocoles expérimentaux, lorsque cela est nécessaire, l’animal est manipulé sous anesthésie (induction des tumeurs et traitement thérapeutique des animaux). Une grille d’évaluation de la douleur avec des points limites spécifiques du protocole est mis en place pour assurer une prise en charge adaptée de l’animale en expérimentation (perte de poids supérieure à 15% de leur masse en quelque jours, changements de comportement et des réactions de l'animal, un déficit moteur, déshydratation, entre autres).

Choix des espèces

Nous utiliserons des souris transgéniques Knock-out Rad18 (rad18 -/-) de fond génétique C57bl6. L’invalidation du gène Rad18 ne donne lieu à aucun phénotype dommageable à part une stérilité partielle chez les mâles. Rad18 est surexprimé dans les cellules souches de cancer comme le glioblastome. La protéine Rad18 intervient dans les mécanismes de réparation d’ADN et de la tolérance aux lésions de l’ADN. La dérégulation de Rad18 peut avoir un potentiel oncogénique inattendu sur l’efficacité de la thérapie. Cela fait de cette lignée, un modèle pertinent pour les expérimentations de xénogreffe de lentivirus induisant des gliomes malins ayant des caractéristiques histologiques et morphologiques similaires au glioblastome multiforme de l’homme. Des souris de 8 semaines seront utilisées pour ces expériences. La prise tumorale est plus efficace chez des animaux jeunes et à ce stade du développement ces souris sont sevrées et leur âge n’affecte pas les résultats obtenus.

80 souris modeles de la trisomie 21 vont etre utilisees, toutes tuees a l'issue, dans des procedures impliquant un niveau de souffrance modere. Chaque animal est gave quotidiennement pendant dix-sept jours avec une molecule a visee therapeutique ou sa forme inactive, subit un poincon d'oreille pour le genotypage, passe des tests de memoire spatiale et de reconnaissance d'objets, puis est tue pour doser l'effet du compose dans le cerveau. Le porteur indique que les gavages repetes peuvent devenir douloureux et espere une amelioration des performances cognitives du modele. Il affirme que l'etude de ces deficiences intellectuelles d'origine genetique passe par un organisme vivant proche de l'homme, sans autre methode possible.

Objectifs

Le Syndrome de Down (SD) aussi appelé Trisomie 21 (T21), est dû à la présence d’un chromosome 21 surnuméraire. Ce syndrome touche 1 nouveau-né pour 600-800 naissances et représente environ un tiers des déficiences intellectuelles chez les enfants d’âge scolaire. C’est la forme la plus fréquente de retard mental, qui est également associée à un large panel de dysmorphies ou malformations. Parmi les gènes candidats à l’apparition de ces symptômes, un gène présent sur le chromosome 21 humain et donc en 3 copies chez les sujets porteurs de la T21, est aujourd’hui une des cibles privilégiées pour le développement de traitements thérapeutiques. Les études de ce gène chez la souris ont démontré son implication dans le développement et la maturation du cerveau. En effet, les souris ayant une copie supplémentaire de ce gène présentent une altération des capacités d’apprentissage et un déficit de la mémoire similaires à celles observées dans la T21. Arriver à déplacer de quelques dizaines de points le quotient intellectuel des patients atteints de la T21 leur permettrait d’avoir une vie plus autonome et socialement intégrée et constituerait un progrès très important pour la qualité de vie des patients et de leur entourage. L’objectif de la recherche sur la T21 est donc de mettre au point un traitement améliorant les fonctions intellectuelles des patients. Des collaborateurs proposent de tester 1 nouveau composé (et 1 composé non fonctionnel, utilisé comme contrôle négatif) pour leur propriété à améliorer les capacités cognitives qui sont altérées dans cette pathologie en ciblant l’activité de notre protéine d’intérêt. Durant ce projet, nous souhaitons déterminer si ce composé sera efficace en terme de restauration des fonctions intellectuelles. En parallèle, le composé non fonctionnel devrait avoir aucun effet. Ces composés ont été synthétisés et testés pour l’ADME (Administration, Distribution, Métabolisation et Excrétion) pharmacologique, par nos collaborateurs. Ces composés seront ainsi administrés par notre équipe à des souris modèles de T21. Les souris traitées feront l’objet de différents tests comportementaux afin de détecter une amélioration de leurs performances cognitives.

Bénéfices attendus

Nous espérons obtenir une amélioration significative des performances cognitives (notamment dans 2 types de mémoires : mémoire de reconnaissance spatiale et mémoire explicite de reconnaissance d'objets) dans un modèle murin de trisomie 21, qui montre de faibles performances dans ces 2 tests. Cette amélioration sera caractérisée également par un dosage de l'activité de phosphorilation de Dyrk1a, activité qui devrait être diminuée par l'effet du composé testé. Les animaux traités avec la forme non active du composé devraient présenter les mêmes déficits que les individus contrôles sauvages non traités.

Procédures

Les animaux seront gavés quotidiennement avec des molécules à visée thérapeutique pour une durée maximale de 17 jours. Le temps du gavage est de 20 à 30 secondes maximum. Pour le genotypage des animaux, un poinçon d’oreille sera effectué, conjointement à la pose d'une bague d'identification . Ce geste est rapide et ne prend que quelques secondes

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont l'introduction d'une canule de gavage pour l'administration des molécules per os. Une douleur peut apparaitre à cause de la répétition des gavages, au maximum 17 jours au total, soit 1 par jour. Stress léger et rapide dû à la pose de bague et prélèvement d'une biopsie d'oreille.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à l'issu des 17 jours de traitement. Les cerveaux seront prélevés pour réaliser un dosage de l'effet des molécules à visée thérapeutique.

Remplacement

L’utilisation de la souris dans cette étude est justifiée par le fait que les anomalies à observer (altération des capacités d’apprentissage et déficit de la mémoire) nécessitent un modèle vivant et suffisamment proche de l’homme pour pouvoir être transposé.

Réduction

Pour ce projet, des souris mâles et femelles seront utilisés à partir de 3 mois, âge équivalent au jeune adulte. Nous utiliserons et testerons le composé sur les deux sexes afin de vérifier qu’il n’y a pas de différence entre mâle et femelle. L'étude nécessitera 5 groupes de 16 animaux (8 femelles et 8 mâles), soit 80 souris au total. 13 animaux par groupe sont nécessaires pour avoir une puissance statistique suffisante. Comme les tests comportementaux sont sans contraintes, certains animaux ne répondront pas, c'est pourquoi nous testerons 3 animaux de plus dans chaque groupe.

Raffinement

Les animaux bénéficieront d’un suivi quotidien à partir du début de leur traitement jusqu’à la fin de l’expérience. Et dans le cas où les animaux présenteraient des signes de souffrance, de mal-être, ou de douleur, ils seront exclus des analyses et soignés ou euthanasiés selon leur état. Pour la manipulation des animaux, et afin de limiter le stress, nous utiliserons des tubes de manipulation, ce qui évite de les prendre par la queue. Les tubes seront laissés dans les cages d'élevage comme enrichissement du milieu. Les animaux seront élevés par groupe de 2 animaux minimum pour éviter l'isolement.

Choix des espèces

La compréhension des mécanismes physiologiques et moléculaires ainsi que des origines développementales des pathologies génétiques associées à des retards mentaux requièrent l’étude d’un organisme vivant dans son intégrité et sa globalité et il n’existe donc pas de méthode autre que l’étude in vivo. La souris est une espèce physiologiquement et génétiquement proche de l’homme dans laquelle nous pouvons réaliser les manipulations génétiques pour obtenir ces modèles de pathologies humaines. De plus, les études dans le modèle humain sont limitées tandis que le modèle murin permet d’accéder à tous les tissus et à toutes les étapes du développement. En outre, le génome de la souris étant manipulable, il permet donc de recréer les modifications génétiques qui sont à la base du syndrome de Down. Les souris seront étudiées à partir de l’âge adulte, c’est-à-dire 3 mois, car c’est l’âge auquel le comportement exploratoire et les aptitudes de mémorisation sont présents.

36 souris vont etre utilisees, toutes tuees a l'issue, dans des procedures impliquant un niveau de souffrance modere. Chaque animal recoit une puce sous-cutanee sous anesthesie, passe des tests comportementaux (Live Mouse Tracker en arene, apprentissage sur ecran tactile) puis une injection d'un produit convulsivant qui provoque des myoclonies et quelques crises, avant d'etre tue par perfusion intracardiaque de fixateur pour prelever le cerveau. Le porteur fait l'hypothese d'alterations moderees du comportement, proches des troubles autistiques, et affirme qu'etudier le developpement du cerveau impose un "organisme entier". Les benefices avances relevent de la comprehension de maladies neurologiques dont l'autisme.

Objectifs

L’hormone thyroïdienne est essentielle pour le bon développement du cerveau chez les mammifères. Un défaut de celle-ci au cours du développement du cerveau induit des troubles neurologiques tels que retards mentaux, défauts de concentration, épilepsie, défauts de contrôle du mouvement. Les mécanismes par lesquels l’hormone thyroïdienne agit sur le cerveau sont mal compris. Il a été montré récemment qu'un récepteur de l’hormone thyroïdienne joue un rôle majeur, notamment dans les neurones dits inhibiteurs. Parmi ces neurones inhibiteurs, une sous-population particulièrement sensible a été identifiée : des neurones qui expriment une protéine appelée parvalbumine. Chez l’homme, des pathologies telles que l’autisme, l’épilepsie et la schizophrénie sont associés à un déficit de neurones à parvalbumine. De plus, chez la souris, l’invalidation du gène de la parvalbumine induit des altérations du comportement qui évoquent les troubles du spectre autistique. L’objectif de ce projet est d’évaluer si le blocage de l'hormone thyroïdienne uniquement dans les neurones à parvalbumine induit des modifications de comportement chez la souris. Nous faisons l’hypothèse que ces souris pourraient présenter des altérations modérées de leur comportement, potentiellement en lien avec les troubles autistiques.

Bénéfices attendus

L'étude du rôle de l’hormone thyroïdienne dans les neurones à parvalbumine permettra de mieux comprendre le développement du cerveau chez les mammifères. Plus précisément, les résultats de ce travail contribueront à mieux comprendre ce qui se passe chez les patients atteints de pathologies affectant cette hormone thyroïdienne. Plus largement, comme les neurones à parvalbumine jouent un rôle majeur de coordination de l’activité dans le cerveau, les résultats de cette étude devraient améliorer notre connaissance de l’origine de plusieurs maladies neurologiques, dont l’autisme.

Procédures

Une implantation sous-cutanée d'une puce constituera la seule intervention que subiront les animaux. Elle se fera sous anesthésie et avec une couverture antalgique durant une durée de 30 minutes maximum. Les animaux consommeront de l'eau acidifiée pendant le test Touch Screen (21 jours). Une injection d'un produit pro-convulsivant: durée moins d'une minute. Une injection de produits anesthésiques: durée moins d'une minute

Impact sur les animaux

Dans ce projet, les animaux subiront une implantation d'une puce, permettant l'identification par radiofréquence, en sous-cutanée sous anesthésie gazeuse. Lors des périodes d'analyse du test Live Mouse Tracker, ils seront simplement transférés dans une arène de 50 cm de côté qui disposera de sciure, boisson et aliment qu'ils pourront explorer. Pour le test du Touchscreen, l'eau des biberons des cages d'élevage sera acidifiée pendant les jours de test (21 jours). Suite à l’injection d'un agent pro-convulsivant par voie intrapéritonéale, les animaux présenteront des myoclonies (contractions rapides et brutales des muscles) et peu de crises cloniques (spasmes rythmés) et toniques (augmentation accrue du tonus musculaire ou raideur). Enfin, les animaux seront anesthésiés avec un mélange d'anesthésiques avant d’être perfusés par voie intracardiaque avec une solution tampon et un fixateur de tissus afin de préléver leurs cerveaux pour réaliser des analyses histologiques.

Devenir

Les animaux seront tous mis à mort en fin d'expérience pour prélever les cerveaux afin de réaliser des analyses histologiques.

Remplacement

L'objectif de ce projet étant d'étudier le rôle de l'hormone thyroïdienne dans le dévelopement du cerveau, il est nécessaire de travailler sur un organisme entier, car il est actuellement impossible de reproduire in vitro le développement du cerveau. A cet égard la souris est un modèle pertinent, car elle présente une organisation du système nerveux proche de celle de l'Homme. Des études in vitro sont réalisées en parallèle, notamment pour aborder les aspects moléculaires de l'hormone thyroïdienne.

Réduction

D’après notre expérience, les paramètres comportementaux présentent en général une grande variabilité interindividuelle, il est nécessaire de prévoir 12 souris par groupe pour pouvoir conclure statistiquement. En fonction de la répartition des données nous utiliserons des tests paramétriques ou non paramétriques pour mettre en évidence des différences significatives dans les résultats des tests comportementaux entre les groupes expérimentaux (mutants vs contrôles). A l’issue de l’étude comportementale, nous avons prévu de prélever les cerveaux de 6 souris de chaque groupe, de façon à disposer de matériel biologique qui permettra de prolonger l’étude par une exploration histologique, si les tests comportementaux révèlent des différences entre souris exprimant la mutation et souris témoins. Cela évitera de générer une nouvelle cohorte de souris pour l’histologie, le cas échéant. Le nombre de 6 par groupe est suffisant pour conclure statistiquement sur les paramètres histologiques.

Raffinement

Afin de réduire l'inconfort et le stress des animaux, la durée minimale sera appliquée pour chaque test. 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. Un antiseptique local par spray pourra être administré si besoin. Nous avons défini des points limites éthiques dans le cadre de la procédure expérimentale. Chaque animal sera ainsi suivi avant les expériences afin de détecter tout indicateur de souffrance et déterminer si besoin l’arrêt avant l’expérimentation voire l’euthanasie de l’animal.

Choix des espèces

La souris est un bon modèle pour étudier le rôle de l'hormone thyroïdienne dans l'organisme car elle joue un rôle similaire chez la souris et chez l'homme. De plus, c'est actuellement la seule espèce chez laquelle existent différentes lignées premettant de bloquer cette hormone dans un type cellulaire choisi. Cette étude comportementale sera réalisée sur des souris adultes, âgées de 16 à 20 semaines au début des tests, de façon à ce que le développement du cerveau soit terminé au début de l’étude.