Système nerveux

84 souris mâles vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une chirurgie d'injection intracérébrale sous anesthésie, un régime enrichi en graisses et en sucre pendant dix-sept à vingt-neuf semaines, puis des tests métaboliques avec mise à jeun de quatorze heures, gavage de glucose et sept prélèvements de sang à la queue. Le porteur cible la connexine 43 de cellules gliales pour comprendre la régulation de l'appétit, et renvoie les retombées contre l'obésité au conditionnel et au long terme. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune méthode in vitro ne permet d'étudier ces cellules gliales et conclut au recours à la souris.

Objectifs

L’obésité et les troubles métaboliques associés constituent un enjeu de santé publique majeur et une préoccupation planétaire. L’obésité est une maladie chronique de la nutrition qui trouve son origine, en partie, dans des dysfonctionnements de plusieurs structures nerveuses. Ces structures cérébrales intègrent les informations liées à nos réserves adipeuses et à l’alimentation. Elles participent au contrôle de l’appétit pour maintenir un poids corporel stable. Malgré une recherche intense dans le domaine, les mécanismes régulant notre appétit restent mal compris et les stratégies pour lutter efficacement et durablement contre l’obésité sont limitées. Ce projet vise à mieux comprendre comment une structure cérébrale en relation avec le tube digestif régule la prise alimentaire et à identifier des cibles thérapeutiques potentielles. Il étudie le rôle dans la régulation de l’appétit et du poids corporel de cellules non-neuronales appelées cellules gliales. Plus spécifiquement, il étudie un acteur cellulaire, la connexine 43 qui contribue à la communication entre cellules gliales et entre neurones et cellules gliales. Ce projet permettra d’étudier le rôle fonctionnel joué par la connexine 43 dans un contexte d’alimentation enrichie en graisses et en sucres. La moitié des animaux (nourris sous un régime standard ou hypercalorique) auront l’expression de la connexine 43 réduite pendant le développement de l’obésité pour tester la propension des animaux à prendre du poids sous régime enrichi en graisses et en sucre. L’autre moitié des animaux auront l’expression de la connexine 43 réduite alors que l’obésité est déjà installée pour déterminer si la communication des cellules gliales par les connexines 43 modifie le contrôle de prise alimentaire, la glycémie ou le poids corporel chez des souris obèses.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à mieux comprendre comment les cellules gliales d’une structure cérébrale en relation avec le tube digestif régulent la prise alimentaire et la glycémie. Les données recueillies apporteront un éclairage nouveau sur l’importance fonctionnelle de la communication des cellules gliales : 1) dans la propension des animaux à développer une obésité lors d’un régime enrichi en graisses et en sucre, 2) dans le contrôle de prise alimentaire ou du poids corporel lors d’une obésité déjà installée. A plus long terme, ces résultats pourraient ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques dans le traitement de l’obésité et de ses comorbidités.

Procédures

A partir de 5 semaines d’âge, la moitié des animaux est alimentée avec un régime enrichi en graisse et en sucre, et ce, jusqu’à la fin des procédures (pendant 17 semaines pour la procédure 1 et 29 semaines pour procédure 2). Tous les animaux seront soumis à une intervention chirurgicale sous analgésie préopératoire et anesthésie générale (durée 45 minutes) pour l’injection intracérébrale d’un composé qui cible la connexine 43. Les animaux seront ensuite hébergés en cage individuelle pour la durée restante du projet, pour leur sécurité (risque de blessures par les congénères) et pour les mesures individuelles nécessaires pour déterminer l’impact de la réduction de la connexine 43 sur le contrôle de la glycémie et la prise alimentaire. Les animaux subiront un (procédure 1) ou deux (procédure 2) test(s) métaboliques (4 h), au cours duquel une solution de glucose sera administrée par voie orale (moins d’1 min), puis des prélèvements sanguins seront réalisés à la veine caudale sous anesthésie locale pour suivre l’évolution du glucose sanguin (7 prélèvements en 4 h, moins d’1 min par prélèvement). Ces tests nécessitent une mise à jeun préalable de 14 h. A l’issue de ces régimes, les animaux seront mis à mort pour les analyses histologiques.

Impact sur les animaux

Les procédures utilisées ont pour objectif de tester la contribution des cellules gliales à la régulation du métabolisme et de la glycémie. La période de récupération post-opératoire est source d’inconfort et de douleur pour l’animal. Les animaux sont hébergés individuellement, pour leur sécurité durant la récupération post-opératoire et pour le suivi individuel de la consommation alimentaire et des régulations du statut glycémique. L’accomplissement de cet objectif implique le recours à une chirurgie d’injection intracérébrale. L’exposition à un régime riche en sucre et en graisse ne génère aucune douleur ou inconfort, mais nécessite des pesées régulières et une manipulation des animaux qui peut être une source d’inconfort. L’administration orale de glucose cause un inconfort dû à la contention de l’animal et à l’administration elle-même. Ces administrations sont précédées d’une mise à jeun indispensable à la standardisation du statut glycémique, limitée à 14 h. Cette mise à jeun est une source de stress pour les animaux. Le suivi du statut glycémique requiert des prélèvements répétés d’une goutte de sang à la veine latérale de la queue.

Devenir

A l’issue de chaque procédure, des analyses histologiques post-mortems sont indispensables : 1) Pour vérifier que la région d’intérêt a correctement été ciblée; 2) et caractériser les réponses cellulaires gliales. Dans la procédure 2, les animaux « résistants » à l’obésité induite par l’alimentation, c’est-à-dire nourris avec le régime enrichi en graisses et en sucre et qui n’auraient pas eu un gain de poids supérieur ou égal à 130 % à la prise de poids moyenne de la cohorte contrôle sont mis à mort. Ces mises à mort sont réalisées avant les injections intra-cérébrale pour éviter de générer de l’inconfort chez des animaux qui ne pourront pas être utilisés dans nos expériences. Les animaux éventuellement sortis de l’étude prématurément en raison d’une souffrance non-traitable seront mis à mort.

Remplacement

L’utilisation d’animaux à des fins scientifiques se justifie ici car il n’existe, à ce jour, aucune méthode de substitution in vitro n’utilisant pas l’animal de laboratoire et permettant l’étude de l’implication des cellules gliales dans le contrôle de l’homéostasie glucidique, la consommation alimentaire et le poids corporel.

Réduction

Le nombre de souris nécessaire à ce projet est de 84 souris mâles. Notre expertise nous permet de définir ce nombre au plus juste compte tenu du nombre des paramètres à tester et des mesures à effectuer pour chaque lot d’animaux. Nos résultats préliminaires ont vérifié une altération de l’expression de la connexine 43 de la 3e à la 10e semaine post-chirurgie. Il s’agit ici de déterminer l’impact fonctionnel de cette réduction d’expression. Les mesures terminales à effectuer consistent en une analyse immunohistochimique pour vérifier l’efficacité de nos injections intra-cérébrales, et pour observer le nombre et de la morphologie des cellules gliales dans notre modèle. Le nombre de lots nécessaires à ces analyses dépend du nombre de variables testées dans chaque procédure. Pour chaque procédure : Présence ou absence de connexine 43 (des animaux recevront le composé qui permet de réduire l’expression de la connexine 43 et les autres animaux recevront un composé inactif) x 2 conditions différentes de régime alimentaire, soit 4 lots d’animaux. Pour l’effectif par lot, une analyse des données de la littérature indique que la quantification du nombre et de la morphologie des cellules gliales nécessite 7 - 8 animaux par lot, compte-tenu de la variabilité des mesures. Un effectif de 8 animaux par groupe est choisi ici pour prendre en compte la variabilité de ciblage des injections. Néanmoins, nous devons également prendre en compte le pourcentage d’échec, pouvant aller jusqu’à 30 %, pour induire une obésité chez la souris. Un effectif de 13 animaux par lots d’animaux soumis au régime hypercalorique est nécessaire. Ces effectifs par lot sont pleinement compatibles avec les tests métaboliques qui mobilisent 4 lots d’animaux chacuns (2 variables par expérience : composé ciblant ou non la Cx43 x 2 régimes alimentaires.

Raffinement

Les expérimentations seront effectuées par un personnel compétent et entraîné. L’état clinique des animaux sera suivi quotidiennement et tout repérage d’un état anormal fera l’objet d’une quantification par une grille de score adaptée, assortie de points limite et de points d’arrêt préétablis permettant une prise en charge adaptée. Les actes pouvant générer de la douleur seront réalisés sous analgésie et/ou anesthésie. La chirurgie d’injection intracérébrale est réalisée sous analgésie préopératoire, anesthésie locale et anesthésie générale et analgésie post-opératoire. En période post-opératoire, un suivi renforcé est mis en place. Durant les deux premiers jours post-opératoires, une alimentation sous forme de gel enrichi est disposée en fond de cage pour limiter la déshydratation et la perte de poids et une analgésie est systématiquement administrée. Les prélèvements sanguins pour dosages glycémiques seront réalisés sous anesthésie locale. La mise à mort est réalisée sous analgésie préopératoire et anesthésie générale. Les animaux seront habitués à la manipulation et à la contention avant les tests métaboliques. Ces phases d’habituation ont pour objectif de réduire l’angoisse animale et d’éviter des fluctuations importantes de la glycémie dû à la manipulation des animaux et à la contention. De plus, une habituation au retrait de la mangeoire (pendant 2 h en phase diurne les deux jours précédant la mise à jeun de 14 h) contribuera à diminuer le stress des animaux. Le maintien en hébergement individuel est nécessaire pour les mesures individuelles de prise alimentaires et les tests métaboliques. Pour limiter l’inconfort qui résulte de cet isolement, les cages transparentes pour rongeurs sont disposées de façon à permettre des contacts visuels et olfactifs avec les congénères. Par ailleurs, un enrichissement plus varié est mis en place. Deux enrichissements au choix (en plus des nids composés de lanière de papier) seront placés dans la cage et modifiés toutes les deux semaines parmi : dôme en carton, tunnel en polycarbonate rouge, bûchette en bois, tunnel en carton, cylindre de coton.

Choix des espèces

La souris est le meilleur modèle pour ces expériences puisque c’est le modèle le plus documenté dans la littérature. Des souris à partir de 5 semaines seront utilisées. Il est important de débuter les régimes obésogènes peu après le sevrage pour en maximiser les effets sur la croissance pondérale.

534 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Modèles génétiques de la maladie d'Alzheimer, elles subissent des prélèvements mensuels de sang et de liquide céphalorachidien, ce dernier via une chirurgie stéréotaxique de pose de canules, et des tests de mémoire, labyrinthe en Y, reconnaissance d'objet et piscine de Morris. Le porteur reconnaît des douleurs post-chirurgicales et un risque d'hypothermie lors du test aquatique, et n'attend qu'un stress léger des épreuves comportementales. Il affirme qu'aucune méthode ne remplace ces modèles murins pour étudier ensemble les lésions d'Alzheimer et les déficits de mémoire, les retombées thérapeutiques restant hypothétiques.

Objectifs

Les personnes atteintes du syndrome de Down présentent des niveaux accrus de DYRK1A dans le tissu cérébral et de plasma. Une expression accrue des transcrits DYRK1A a été signalée dans des échantillons d'hippocampe provenant de patients atteints de la maladie d'Alzheimer, bien que les niveaux de protéine DYRK1A dans des homogénats de cortex frontal se soient avérés similaires entre les patients atteints de la maladie d'Alzheimer et les témoins. Récemment, il a été demontré que les personnes âgées souffrant de troubles de la mémoire et présentant une imagerie amyloïde positive présentaient des taux plasmatiques de DYRK1A plus faibles que celles présentant une imagerie amyloïde négative. En outre, il a éte également observé que les adultes âgés cognitivement normaux et sans dépôts amyloïdes présentaient des niveaux plasmatiques de DYRK1A plus élevés que les individus plus jeunes, ce qui pourrait suggérer que l'augmentation de DYRK1A associée à l’âge protègerait de la maladie d'Alzheimer. Dans cette étude, nous cherchons à préciser le lien entre les niveaux cérébraux et plasmatiques de DYRK1A et les deux neuropathologies de la maladie d'Alzheimer.

Bénéfices attendus

Ce projet contribuera à mieux comprendre le rôle de la surexpression/downregulation de DYRK1A dans l'étiologie de la maladie d'Alzheimer, en particulier les pathologies amyloïdes et tau. Ce projet contribuera également à une meilleure compréhension de l'apparition précoce de la neuropathologie de la maladie d'Alzheimer chez les personnes atteintes du syndrome de Down, étant donné que le gène codant pour la DYRK1A est situé sur le chromosome 21 et qu'il est donc surexprimé dans cette population. L'étude de biomarqueurs plasmatiques capables d'identifier les individus à haut risque pour la maladie d'Alzheimer de manière rapide et efficace permettrait d'initier un traitement pré-symptomatique de cette maladie, en particulier dans les populations à haut risque. Enfin, les efforts visant à élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans les pathologies amyloïdes et tau pourraient également ouvrir de nouvelles approches thérapeutiques visant à modifier le développement de la maladie d'Alzheimer.

Procédures

Des prélèvements sanguins et de LCR seront effectué une fois par mois entre l'âge de 2 et 6 mois. La souris sera manipulée (pour 3-5 minutes par animal) pour le prélèvement sanguin et de LCR. Les capacités cognitives des souris seront évaluées dans 3 différents tests d'apprentissage et de mémoire: Y maze (8 minutes par animal), reconnaissance de nouvel objet (4 sessions de 10 minutes – 1 session par jour - par animal) et piscine aquatique de Morris (4 sessions de 1 minute par jour pendant 7 jours et 1 session - “probe test” - de 1 minute le jour 8 par animal). 224 souris seront soumises à une injection i.p. d'un mélange d'anesthésiques (2 à 3 minutes par animal ; 1 injection i.p. par animal).

Impact sur les animaux

Pendant le prélèvement de l’échantillon de sang, l'animal est retenu avec précaution par la peau du cou et du dos afin d'immobiliser la tête. Un stress passager peut survenir en raison de l'immobilisation. Une ponction trop profonde peut entraîner la pénétration du sang dans la cavité buccale et un risque d'hémorragie. Un hématome sur le côté du visage peut se produire occasionnellement. L'anesthésie générale utilisée pour la chirurgie stéréotaxique (mise en place de canules pour le prélèvement du LCR) peut entraîner une altération de la thermorégulation, une dépression des systèmes cardiovasculaire et respiratoire, une diminution de l'activité métabolique et une vasodilatation périphérique pouvant conduire à une baisse de la température corporelle. Des douleurs et une détresse post-chirurgicales peuvent également survenir. Les tests comportementaux sont basés sur les comportements spontanés de l’animal avec une procédure graduelle d’habituation-familiarisation aux dispositifs de test. En général, les tests comportementaux utilisés dans ce projet peuvent causer un stress léger. Pour les tests dans l'eau (Labyrinthe aquatique de Morris), il y a un risque d'hypothermie. La contention et la manipulation par l'injection IP peut provoquer un léger stress à l'animal.

Devenir

Deux méthodes d'euthanasie seront utilisées pour atteindre les objectifs du projet.

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative autre que le recours aux modèles souris de maladie d'Alzheimer et aux croisements avec des souris surexprimant ou sous exprimant DYRK1A, pour atteindre les objectifs du projet: analyses de la pathologie Alzheimer (amyloide et tau) ainsi que des déficits d'apprentissage et de mémoire.

Réduction

Le nombre d'animaux est réduit au minimum sans compromettre les objectifs du projet. Ce nombre a été calculé sur la base d'études précédemment élaborées et publiées, notamment des études du laboratoire. Des groupes de 15 souris seront nécessaires afin d’atteindre un poiuvoir statistique suffisant permettant de détecter des variations significatives dans les données comportementales. Nous utiliserons sur 3 ans un total de 534 souris.

Raffinement

Les méthodes utilisées et la manière de traiter les animaux pendant les expériences et dans l’animalerie assureront à ces derniers un minimum de contraintes et un maximum de bien-être. Les conditions d'élevage, d'hébergement, de soins et les procédures expérimentales sont les plus appropriées pour minimiser toute douleur, souffrance, anxiété/détresse ou dommage que les animaux pourraient subir. Des mesures telles que la formation du personnel, la surveillance quotidienne, l'habituation, l'acclimatation et le temps de récupération sont prises pour réduire tout impact physique et psychologique potentiel des procédures expérimentales. Les conditions d'élevage et d'hébergement (enrichissement de l'environnement avec des carrés de coton) sont mises en œuvre afin d'accroître autant que possible le bien-être des animaux. La préférence pour les procédures non invasives par rapport aux procédures invasives est prise en considération et, lorsque des interventions invasives sont nécessaires, les directives appropriées en matière d'anesthésie/analgésie seront suivies, en accord avec le comité de bien-être animal. Un animal sera immédiatement euthanasié après atteinte de l’un des points limites. Les points limites sont définis ci-dessus. Les zootechniciens conseillent sur l’état sanitaire de l’animal identifié et suggèrent les procédures à appliquer, les soins et éventuellement le recours à l’euthanasie. Nous suivrons des recommandations de la cellule bienêtre et vétérinaire avec application de produits disponible par la plateforme. En outre, nous effectuerons un suivi par l’utilisateur journalier avec pour critère l'aspect général de l'animal, comme le poids, le pelage, l'hydratation, l'activité, etc.

Choix des espèces

Deux modèles de souris de la maladie d'Alzheimer seront utilisés dans ce projet. L'un développe une pathologie amyloïde étendue, tandis que l'autre est un modèle de tauopathie, développant des enchevêtrements neurofibrillaires, une perte neuronale et une atrophie cérébrale. Les deux modèles de souris de la maladie d'Alzheimer présentent des déficits cognitifs. Nous utiliserons également un modèle de souris qui porte trois copies du gène Dyrk1a de la souris, comme dans la trisomie 21. Un modèle de souris qui porte une seule copie de ce gène complète cette étude. Dans ce projet, nous analyserons les effets de la surexpression du gène Dyrk1a, ainsi que de sa sous-expression sur les pathologies amyloïdes et tau en croisant ces différentes lignées de souris. Des échantillons de sang et de LCR seront prélevés sur des souris adultes à différents âges afin de détecter différents biomarqueurs. Les performances cognitives seront évaluées à l'âge de 4 mois, et des tissus cérébraux seront prélevés sur les souris à l'âge de 6 mois.

5 macaques rhésus vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis réutilisés ou rendus à l'élevage plutôt que tués. Chaque animal subit deux chirurgies crâniennes avec pose d'un plot de tête et une craniotomie de 18 mm, puis des mois d'entraînement à des tâches d'attention et des enregistrements par électrodes enfoncées dans le cerveau. Le porteur reconnaît un risque d'infection des chambres d'enregistrement et des lésions cérébrales possibles à chaque session, qu'il juge rares. Il revendique une recherche fondamentale sur l'attention, transposable à l'humain "par extension", et présente le macaque comme le modèle le plus proche, la mise à mort n'étant qu'un dernier recours.

Objectifs

La fonction attentionnelle est une fonction cognitive essentielle à l’implémentation de la plupart des autres fonctions cognitive. Elle améliore ainsi les fonctions d’apprentissage, de mémorisation, de planification, de raisonnement etc. Lorsqu’elle fait défaut, suite à un accident cérébral, une maladie neurodégénérative ou encore des troubles neurodéveloppementaux, les personnes se retrouvent en difficultés cognitives dans leur vie quotidienne et leurs apprentissages. Notre objectif est d’identifier les processus neuronaux et métaboliques qui sous-tendent cette fonction à la fois localement (c’est-à-dire comprendre comment chaque neurone et les neurones d’une même région cérébrale fonctionnent ensemble lorsqu’on utilise notre attention), et dans le réseau cérébral attentionnel (c’est-à-dire entre les différentes aires cérébrales qui sont activées lorsqu’on utilise notre attention). Nous analyserons ces réponses neuronales locales et distantes pendant l’exécution de tâches comportementales impliquant l’attention, en situation normale, ou lors de l’utilisation de molécules stimulant le système noradrénergique et ainsi l’attention, ou encore, en utilisant des approches visant à modifier l’activité corticale par le sujet lui-même et lui permettant d’apprendre à optimiser le fonctionnement de ces régions cérébrales. Le projet combine analyse du comportement, et injections pharmacologiques systémiques et intracérébrales, enregistrements électrophysiologiques, et enregistrements métaboliques. Nous ciblerons spécifiquement le cortex pariétal et le cortex préfrontal, deux régions impliquées dans la fonction attentionnelle. Il sera réalisé chez le primate non humain, le seul modèle animal doté d’un système visuel et attentionnel comparable à celui de l’Homme et capable d’effectuer des tâches aussi complexes que celles réalisées par l’Homme. Ce projet nous permettra d’atteindre une meilleure compréhension de la façon dont le cerveau met en œuvre la fonction attentionnelle, et de proposer des pistes thérapeutiques pharmacologiques ou interventionnelles (invasives ou non-invasive) pour sa réparation ou son amélioration.

Bénéfices attendus

Ce projet est conçu pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral et la fonction attentionnelle du primate non-humain, et de l’homme par extension. Grâce à ce projet, nous pourrons comprendre comment l’activité neuronale et métabolique du cortex pariétal et du cortex préfrontal organise la fonction attentionnelle et quel rôle la neuromodulation noradrénergique joue dans ce contexte. Nous serons également en mesure de caractériser les bénéfices des approches visant à modifier l’activité corticale par le sujet lui-même (neurofeedback) sur la dynamique cérébrale ainsi que sur la performance comportementale. Ces questions relèvent clairement du domaine des neurosciences fondamentales, et notre principale ambition est de mieux comprendre comment le cerveau met en œuvre la fonction attentionnelle chez l'homme et les primates non humains. Cependant, nous pensons que les réponses que nous apporterons pourront alimenter les neurosciences cliniques.

Procédures

Habituation à la sortie de cage (3 mois) ; 2 Chirurgie sous anesthésie générale (3h/ Chirurgie); Habituation aux tâche comportementales (6 mois); Enregistrements électrophysiologiques et métaboliques (3 mois); 2 Anesthésies générales pour examens d’imagerie anatomique (3h/ examen). La procédure dans son ensemble est considérée comme modérée.

Impact sur les animaux

La partie électrophysiologique du projet implique l’implantation d’un plot de tête et d’une chambre d’enregistrement par l’intermédiaire de vis en céramique et en titane chirurgicalement implantées sur la tête de l’animal. Les chambres d’enregistrement pariétale et préfrontales donneront sur une craniotomie (circulaire 18mm de diamètre) permettant l’accès à la dure-mère et au cerveau pour pouvoir y positionner une électrode (d’enregistrement neuronal ou métabolique) au moment des sessions d’expérimentation. La présence de ces chambres d’enregistrement constitue une source potentielle d’infection requérant une attention particulière, avec des soins fréquents adaptés. De potentiels lésions cérébrales engendrées lors de la pénétration de l’électrode dans le cerveau sont à prévoir avec la répétition des sessions d’enregistrement. Le suivi comportemental quotidien des animaux nous informera sur la présence ou non d’une lésion débilitante. Cette possibilité demeure toutefois extrêmement rare. Il n’est pas démontré que l’effet cumulatif entre les différentes phases du projet soit délétère pour la santé de l’animal. Toutes les étapes du projet étant classées en procédure légère, à l’exception des interventions chirurgicales classées en modérée, nous estimons que la sévérité totale du projet demeure modérée pour les animaux.

Devenir

A la fin du protocole, en concertation avec le vétérinaire réfèrent et dépendamment du degré réel de sévérité de la procédure pour chaque animal, les singes seront préférentiellement réutilisés pour une autre étude. Ces animaux auront acquis une grande valeur scientifique, du fait de leur entrainement à réaliser des taches cognitives. Les animaux ayant un plot implanté seront préférentiellement réutilisés pour une autre étude nécessitant les mêmes approches expérimentales. De ce fait, nous ne prévoyons de désimplantation chirurgicale à la fin de notre protocole que sur les animaux pour lesquels une sortie de protocole sera décidée. Également, notre protocole ne nécessite pas l'euthanasie de ces animaux pour des fins scientifiques. Les animaux sortis de protocole seront candidats à un replacement dans un sanctuaire. En dernier recours, si aucune solution alternative n’est possible, les animaux seront sacrifiés.

Remplacement

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

Réduction

Le nombre d’animaux est réduit à la valeur minimale permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations. Au total, nous prévoyons la possibilité d’inclure 5 animaux dans le protocole (4 en réutilisation et 1 en nouvelle inclusion). Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux (n=4) défini par la communauté scientifique abordant des problématiques comportementales avec des méthodes d’électrophysiologie chez le primate non-humain, étant données les conditions expérimentales envisagées, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=1). Tous les protocoles seront lancés sur les mêmes animaux ce qui nous permettra de comparer différentes acquisitions sur les mêmes sujets et ainsi optimiser la puissance statistique de notre étude. Les animaux en réutilisation, pour cette étude, sont déjà entrainés aux tâches comportementales et hébergé dans le laboratoire. Deux sont déjà implantés des chambres d’enregistrements. Cette réutilisation est d’autant plus importante que ces animaux doivent être entraînés sur une longue durée de temps, avec renforcement positif, pour arriver à un comportement stable, avant de pouvoir passer à la phase de collecte de données.

Raffinement

Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bienêtre des animaux. L’expérimentation implique l’utilisation simultanées de plusieurs types d’enregistrements (neuronaux, métaboliques) avec ou sans manipulation pharamacologique, permettant ainsi de maximiser la qualité et la diversité des données recueillis permettant ainsi le recueil de données de haute valeur scientifique, habituellement recueillis dans le cadre de plusieurs protocoles indépendants. L’implantation du plot, réalisée chirurgicalement sera réalisée avec les meilleures techniques d’asepsie possible, par un neurochirurgien, afin de réduire le risque d’infection ou de désimplantation. Les animaux ne seront implantés avec les chambres d’enregistrement qu’au moment d’initier la phase d’électrophysiologie de l’étude. La craniotomie réalisée chirurgicalement sera la plus petite possible à l’intérieur de la chambre d’enregistrement, minimisant ainsi le possible risque d’infection. Les enregistrements seront effectués avec des microélectrodes/sondes fuselées à faible diamètre (150microm) pour ne pas créer de lésion significative au niveau de la structure cérébrale d’intérêt. Les imageries réalisées au préalable nous permettront de cibler avec précision les régions cérébrales à enregistrer et nous indiquerons comment positionner l’électrode pour être le plus efficace possible dans la collection de données électrophysiologiques et métaboliques. En dehors des sessions comportementales qui seront réduites le plus possible, les animaux seront hébergés dans un environnement social avec accès à de grandes volières incluant du matériel de fourrage et de multiples formes d’enrichissement. Pour favoriser des interactions sans stress excessif entre l’animal et l’expérimentateur, les animaux seront entrainés à la technique d’association positive entre un son (clicker), une action, et une récompense alimentaire. De plus, la mise en place de points limites précoces nous permettra un suivi régulier du stress des animaux.

Choix des espèces

Pour cette étude, le modèle primate non-humain (macaque) apparait essentiel pour plusieurs raisons : - Cette étude s’intéresse à des mécanismes neurobiologiques chez le macaque pour des raisons de connaissance fondamentale. - Phylogénétiquement, ce modèle animal est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle la rendant notamment plus « facilement » comparable pour des études cognitives -Toutes informations physiologiques ou physiopathologiques obtenues chez le primate non-humain est plus facilement transposable à une application chez l’humain. Les quatre animaux réutilisés sont des animaux matures. Les animaux reçus de nos fournisseurs sont de jeunes adultes (3.5-4 ans). Ils arrivent généralement déjà en groupe et sont socialement compatibles permettant de les pairer pour leur hébergement. L’étude portant sur des sujets adultes, les variations de maturation ou de vieillissement au sein de cette tranche d’âge restes minimes et ne devrait pas engendrer de variations significatives des réponses neuronales dans les taches étudiées

3 macaques rhésus vont être utilisés puis réutilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Un animal au plus subit une chirurgie d'implantation d'un plot de tête, tous étant entraînés pendant des mois puis soumis à des campagnes d'IRM fonctionnelle avec injections de produit de contraste et restriction hydrique. Le porteur indique un stress lié à l'immobilité, au bruit et à la restriction d'eau, et signale que l'oxyde de fer injecté peut provoquer des troubles hépatiques. Il affirme que le macaque est le modèle "le plus proche" de l'humain pour cette étude comparative des fonctions cognitives, une mise à mort n'étant envisagée qu'en dernier recours.

Objectifs

Au quotidien, nous intégrons plusieurs modalités sensorielles afin d’interagir de façon flexible avec l’environnement. Par exemple, la coordination des informations visuelles, proprioceptives et tactiles nous permet d’attraper précisément une tasse sur une table. La transformation de l’information visuelle en mouvement de la main a été largement étudiée en laissant de côté le rôle de l’information tactile dans la planification de l’action, de ce fait nos connaissances sur cet aspect sont restreintes. Pour frapper, de nuit, un moustique posé sur notre main avec notre autre main, notre cerveau a besoin de guider le mouvement de notre main non pas quelque part à l’extérieur du corps, mais quelque part sur le corps. Cette transformation est complexe car notre corps peut prendre de multiples configurations : debout, assis, bras croisés etc. Le traitement tactile-moteur prend très probablement place dans le cortex postérieur pariétal (CPP). Cependant, les régions cérébrales précises ainsi que les mécanismes responsables demeurent méconnus. Notre projet a pour objectif d’identifier, par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), les régions cérébrales impliquées dans l’organisation de mouvements vers le corps et d’élucider les mécanismes cérébraux sous-jacents. Pour ce faire, des macaques exécuterons des mouvements oculaires vers un endroit sur les mains défini soit par des cibles visuelles placées près des mains, soit par des cibles tactiles sur les mains. Les mains seront tantôt croisées tantôt décroisées passivement grâce à un moteur tactile. La comparaison des activations cérébrales lorsque les mouvements des yeux sont dirigés vers une information visuelle ou vers une information tactile, placées sur des mains croisées ou non croisées, nous permettra de répondre aux questions suivantes : Comment est-ce que la planification des mouvements de yeux change en fonction de la position de la main par rapport au corps ? Comment est-ce que la planification du mouvement des yeux change en fonction de la nature de l’information qui guide ce mouvement, visuelle ou tactile ? Cette étude s’inscrit dans une perspective comparative, puisque les mêmes expérimentations sont réalisées chez l’humain, dans l’objectif de comparer les fonctions du cortex pariétal humain et du primate non-humain, dans le contexte de la préparation de mouvements vers le corps.

Bénéfices attendus

Ce projet est conçu pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral du processus de transformations somato-motrices. Grâce à ce projet, nous serons en mesure de décrire plus précisément les aires cérébrales impliquées ainsi que leur dynamique de fonctionnement. Ce projet permettra également une comparaison entre l’humain et le macaque et ainsi d’expliquer des différences évolutives entre ces deux espèces proches. Cette comparaison est rendue possible grâce à l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle chez des sujets éveillés chez ces espèces, permettant ainsi la comparaison directe entre les activations cérébrales obtenues. Ces questions relèvent clairement du domaine des neurosciences fondamentales, et notre principale ambition est de mieux comprendre comment le cerveau met en œuvre ces fonctions cognitives chez l'homme et les primates non humains. Cependant, nous pensons que les réponses que nous apporterons pourront alimenter de nombreux domaines des sciences appliquées, des neurosciences cliniques, des sciences vétérinaires à l'intelligence artificielle.

Procédures

Habituation à la sortie de cage (3 mois) ; 1 Chirurgie potentielle sur un animal maximum, sous anesthésie générale (3h) ; Habituation aux tâche comportementales (6 mois); Habituation à l’injection d’agent de contraste (2 mois) comprenant 1 injection vigile (injections: 5s à 10s); Campagnes d’acquisitions IRMf vigile comprenant (3 semaines, 1 session par jour, maximum de 3 campagnes d’acquisition par an): 1 injection pour chaque session (injections: 5s à 10s), 3 prélèvements sanguins pour chaque campagne d’acquisitions IRM pour contrôler les niveaux de fer circulants (prélèvement: 10s à 15s). La procédure dans son ensemble est considérée comme modérée.

Impact sur les animaux

L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ne constitue pas une source potentielle de nuisances importantes. Les animaux peuvent toutefois subir un stress de par l’immobilité imposée ainsi que de par le bruit important généré par la machine. La restriction hydrique peut s’avérer stressante. La tâche implique le déplacement passif des bras dans un système de contention. Des injections de produit de contraste seront effectuées en vigile. Ce produit de contraste est un oxyde de fer supra-magnétique, qui peut induire des élévations du taux de fer sanguin et potentiellement des troubles hépatiques.

Devenir

A la fin du protocole, en concertation avec le vétérinaire réfèrent et dépendamment du degré réel de sévérité de la procédure pour chaque animal, les singes seront préférentiellement réutilisés pour une autre étude. Ces animaux auront acquis une grande valeur scientifique, du fait de leur entrainement à réaliser des taches cognitives. Les animaux ayant un plot implanté seront préférentiellement réutilisés pour une autre étude nécessitant des approches IRMf. De ce fait, nous ne prévoyons pas de désimplantation chirurgicale à la fin de notre protocole. Également, notre protocole ne nécessite pas l'euthanasie de ces animaux pour des fins scientifiques. Si la décision est prise d’une sortie de protocole, le plot de tête sera désimplanté. A la fin du protocole, en concertation avec le vétérinaire et dépendamment du degré réel de sévérité de la procédure pour chaque animal, les singes pourront être réutilisés pour une autre étude, ou un replacement dans un sanctuaire sera envisagé. En dernier recours, si aucune solution alternative n’est possible, les animaux seront sacrifiés.

Remplacement

L’utilisation du modèle primate non-humain apparait essentiel pour la réalisation de cette étude de recherche fondamentale et comparative, utilisant des approches d’imagerie IRMf. Phylogénétiquement, ce modèle d’étude pré-clinique est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle. Ainsi, les informations obtenues seront plus facilement comparables (approche évolutive) transposables et identifiables à une application chez l’humain. De plus, des taches comportementales variées peuvent être réalisées par ces animaux permettant ainsi l’étude d’un large spectre de comportements complexes. Enfin, le projet scientifique porte spécifiquement sur la comparaison des fonctions cognitives chez l’homme et le macaque. A terme, cela permettra donc de préciser les circonstances expérimentales et cliniques dans lesquelles le macaque peut être utilisé comme un modèle de la cognition humaine, et les conditions où il ne le peut pas.

Réduction

Le nombre d’animaux est réduit à la valeur minimale permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations. Au total, nous prévoyons la possibilité d’inclure 3 animaux dans le protocole (2 en réutilisation et un en nouvelle inclusion). Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux (n=2) défini par la communauté scientifique abordant des problématiques comportementales avec des méthodes d’imagerie chez le primate non-humain, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=1). Tous les protocoles seront lancés sur les mêmes animaux ce qui nous permettra de comparer différentes acquisitions sur les mêmes sujets et ainsi optimiser la puissance statistique de notre étude. Les animaux en réutilisation, pour cette étude, suite à des recherches peu invasives, sont déjà entrainés à l’IRM et hébergé dans le laboratoire. Cette réutilisation est d’autant plus importante que ces animaux doivent être entraînés sur une longue durée de temps, avec renforcement positif, pour arriver à un comportement stable, avant de pouvoir passer à la phase de collecte de données. Nous prévoyons de lancer 9 campagnes d’acquisitions par animal (15 sessions par animal, chaque session incluant de 2 à 15 scans en fonction de la motivation des animaux).

Raffinement

Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bienêtre des animaux. Par exemple, l’imagerie constitue une approche non-invasive qui va nous permettre d’étudier l’activité cérébrale dans le cerveau entier des animaux sans engendrer d’effets délétères. L’implantation du plot, réalisée chirurgicalement sera réalisée avec les meilleures techniques d’asepsie possible, par un neurochirurgien, afin de réduire le risque d’infection ou de désimplantation. En dehors des sessions d’imagerie qui seront réduites le plus possible sans compromettre les résultats scientifiques, les animaux seront hébergés dans un environnement social, incluant du matériel de fourrage et de multiples formes d’enrichissement (selon un protocole défini en SBEA et implémenté par les chercheurs et les techniciens animaliers). Pour favoriser des interactions sans stress excessif entre l’animal et l’expérimentateur, les animaux seront entrainés à la technique d’association positive entre un son (clicker), une action, et une récompense alimentaire. Une sortie de cage vers la chaise sans canne est également à l’étude dans notre structure. De plus, la mise en place de points limites précoces nous permettra un suivi régulier du stress des animaux.

Choix des espèces

Pour cette étude, le modèle primate non-humain (macaque) apparait essentiel pour plusieurs raisons : - Cette étude s’intéresse à des mécanismes neurobiologiques chez le macaque pour des raisons de connaissance fondamentale. - Phylogénétiquement, ce modèle animal est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle la rendant notamment plus « facilement » comparable pour des études évolutives - Cette étude s’inscrit explicitement dans une perspective comparative entre espèces, la comparaison homme macaque étant un point clé de cette étude. En plus des connaissances fondamentales générées cela va permettre de préciser l’opportunité d’utiliser le macaque comme un modèle de la cognitive humaine et de ses dysfonctions. -Des taches comportementales variées peuvent être réalisées par ces animaux permettant ainsi l’étude d’un large spectre de comportements complexes du point de vue des neurosciences fondamentales. -Toutes informations physiologiques ou physiopathologiques obtenues chez le primate non-humain est plus facilement transposable à une application chez l’humain. « Les deux animaux réutilisés sont des animaux matures. Les animaux reçus de nos fournisseurs sont de jeunes adultes (3.5-4 ans). Ils arrivent généralement déjà en groupe et sont socialement compatibles permettant de les pairer pour leur hébergement. L’étude portant sur des sujets adultes, les variations de maturation ou de vieillissement au sein de cette tranche d’âge restes minimes et ne devrait pas engendrer de variations significatives des réponses neuronales dans les taches étudiées. A terme, des analyses portant sur un possible effet âge sur les traitements cognitifs qui nous intéressent pourront être entreprises à plus large échelle.

5 macaques rhésus vont être utilisés, réutilisés d'une étude à l'autre plutôt que tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Deux d'entre eux peuvent subir une chirurgie d'implantation d'un plot de tête, tous une restriction hydrique, des injections d'un agent de contraste à l'oxyde de fer et des prélèvements sanguins, pendant des séances d'IRM en position immobile. Le porteur étudie le traitement cérébral d'informations sociales et compare l'humain, le macaque et le chien, des applications en psychiatrie comme la schizophrénie ou l'autisme présentées comme lointaines. Il affirme que le macaque est le modèle phylogénétiquement le plus proche de l'humain et le juge "essentiel" pour cette recherche fondamentale.

Objectifs

La perception de l'environnement construite par le cerveau est fondamentalement multi sensorielle et basée sur la combinaison de l'information sensorielle allocentrique (prend sa source en dehors du sujet, e.g. visuelle, auditive, olfactive) et égocentrique (prend sa source en référence au sujet lui-même, e.g. tactile, vestibulaire). Afin d’au mieux refléter le monde, le cerveau doit intégrer les informations multi sensorielles associées à une même source tout en séparant celles provenant de sources différentes ou encore les associer sur la base du contexte (ainsi un groupe qui s’enfuit prédit un cri ou une explosion, et un objet qui s’approche de nous à grande vitesse prédit un impact sur le corps). La combinaison des différents sens permet d’améliorer notre perception en réduisant les ambigüités notamment lorsqu’une modalité sensorielle ne donne pas suffisamment d’information (ex : pour se déplacer dans le noir). Comprendre les mécanismes neuronaux sous-jacents à ces processus cognitifs est essentiel pour mieux comprendre la compensation sensorielle et cognitive qui se mettent en place lors du vieillissement normal (compensation adaptative) ou encore les hallucinations ou les difficultés sensorielles qui s’expriment lors de troubles psychiatrique (compensation mal-adaptative; e.g. schizophrénie, autisme). Par ailleurs, ce projet s’inscrit dans le cadre d’une étude plus large, comparant les bases neurales de la cognition chez différentes espèces : l’homme, le macaque, le marmouset et le chien.Ici, nous utiliserons l’IRM fonctionnelle (IRMf) pour étudier les mécanismes neuronaux sous-jacents au traitement de stimuli sensoriels à connotation sociale (e.g. pour la modalité visuelle : une scène de grooming) en comparaison avec le traitement de stimuli socialement neutres (e.g. pour la modalité visuelle : un objet). Dans la modalité visuelle, nous nous intéresserons au traitement des scènes sociales complexes. Nous nous intéresserons également à la façon dont les animaux intègrent une information de récompense pour modifier la façon dont ils explorent une scène visuelle dynamique. Dans la modalité auditive, nous nous intéresserons au traitement des vocalisations y compris entre espèces. Enfin, dans la modalité olfactive, nous intéresserons à la spécificité du traitement des phéromones. Ce projet s’inscrit dans un projet comparatif plus large impliquant des sujets humains (bases de données accessibles), des macaques et des chiens.

Bénéfices attendus

Ce projet est conçu pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral et son évolution à travers les espèces. Grâce à ce projet, nous pourrons comprendre comment les macaques interprètent des scènes sociales dynamiques et comment leur cerveau traite ce type d’informations, en comparaison à l’homme. Par ailleurs, nous serons en position de comparer le traitement de vocalises entre trois espèces : homme, macaque et chien, permettant ainsi de mieux comprendre d’une part la spécificité du traitement auditif dans chaque espèce à l’histoire évolutive différente. Enfin, nous seront en position de comparer les bases neuro-cognitives du traitement olfactif d’odeurs et de phéromones entre ces trois espèces. Cette comparaison est rendue possible grâce à l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle chez des sujets éveillés chez ces trois espèces, permettant ainsi la comparaison directe entre les activations cérébrales obtenues. Il est à noter ici que les aspects éthiques de l’imagerie chez le chien sont traités à part. Ces questions relèvent clairement du domaine des neurosciences fondamentales, et notre principale ambition est de mieux comprendre comment le cerveau met en œuvre ces fonctions cognitives chez l'homme et les primates non humains et d’autres espèces plus éloignées phylogénétiquement. Cependant, nous pensons que les réponses que nous apporterons pourront alimenter de nombreux domaines des sciences appliquées, des neurosciences cliniques, des sciences vétérinaires à l'intelligence artificielle. A titre d’exemple, ce projet pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes à l’origine d’hallucinations ou de déficits sensoriels et sociaux chez des patients atteints de maladies psychiatriques et définir des cibles de traitement de maladies comme la schizophrénie ou l’autisme.

Procédures

Habituation à la sortie de cage (3 mois) ; 1 Chirurgie potentielle sur deux animaux maximum, sous anesthésie générale (3h); Habituation aux tâche comportementales (6 mois); Habituation à l’injection d’agent de contraste (2 mois) comprenant 1 injection vigile; Campagnes d’acquisitions IRMf vigile comprenant (3 semaines, 1 session par jour, maximum de 3 campagnes d’acquisition par an): 1 injection pour chaque session, 3 prélèvements sanguins pour chaque campagne d’acquisitions IRM pour contrôler les niveaux de fer circulants. La procédure dans son ensemble est considérée comme modérée.

Impact sur les animaux

L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ne constitue pas une source potentielle de nuisances importantes. Les animaux peuvent toutefois subir un stress de par l’immobilité imposée ainsi que de par le bruit important généré par la machine. La restriction hydrique peut s’avérer stressante. Des injections de produit de contraste seront effectuées en vigile (Molday Ion®). Ce produit de contraste est un oxyde de fer supra-magnétique, qui peut induire des élévations du taux de fer sanguin et potentiellement des troubles hépatiques.

Devenir

A la fin du protocole, en concertation avec le vétérinaire réfèrent et dépendamment du degré réel de sévérité de la procédure pour chaque animal, les singes seront préférentiellement réutilisés pour une autre étude. Ces animaux auront acquis une grande valeur scientifique, du fait de leur entrainement à réaliser des taches cognitives. Les animaux ayant un plot implanté seront préférentiellement réutilisés pour une autre étude nécessitant des approches IRMf. De ce fait, nous ne prévoyons pas de désimplantation chirurgicale à la fin de notre protocole. Également, notre protocole ne nécessite pas l'euthanasie de ces animaux pour des fins scientifiques. Si la décision est prise d’une sortie de protocole, le plot de tête sera désimplanté. A la fin du protocole, en concertation avec le vétérinaire et dépendamment du degré réel de sévérité de la procédure pour chaque animal, les singes pourront être réutilisés pour une autre étude, ou un replacement dans un sanctuaire sera envisagé. En dernier recours, si aucune solution alternative n’est possible, les animaux seront sacrifiés.

Remplacement

L’utilisation du macaque s’inscrit dans un projet comparatif plus large impliquant plusieurs espèces (humain, macaque, marmouset, chien) dont le but est d’étudier l’évolution des différentes fonctions cognitives. Le macaque possède une place phylogénétique cruciale pour la compréhension de processus évolutif des modalités sensorielles humaines et non-humaines. L’utilisation du modèle primate non-humain apparait essentiel pour la réalisation de cette étude de recherche fondamentale et comparative, utilisant des approches d’imagerie IRMf. Nous cherchons à comprendre le fonctionnement cérébral dans des taches comportementales variées ne pouvant être réalisées que par des animaux (aucun model in silico, in vitro ou ex vivo ne permet pour l’instant de reproduire le fonctionnement d’un cerveau de mammifère dans des situations comportementales). La connaissance produite par ce projet participera à la construction de modèles in silico des fonctions cérébrales. Nous privilégions l’utilisation du macaque car phylogénétiquement, ce modèle d’étude pré-clinique est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle. Ainsi, les informations obtenues seront plus facilement comparables (approche évolutive) transposables et identifiables à une application chez l’humain. De plus, des taches comportementales variées peuvent être réalisées par ces animaux permettant ainsi l’étude d’un large spectre de comportements complexes. Enfin, le projet scientifique porte spécifiquement sur la comparaison des fonctions cognitives chez l’homme et le macaque. A terme, cela permettra donc de préciser les circonstances expérimentales et cliniques dans lesquelles le macaque peut être utilisé comme un modèle de la cognition humaine, et les conditions où il ne le peut pas.

Réduction

Le nombre d’animaux est réduit à la valeur minimale permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations. Au total, nous prévoyons la possibilité d’inclure 5 animaux dans le protocole (3 en réutilisation et deux en nouvelle inclusion). Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux (n=3) défini par la communauté scientifique abordant des problématiques comportementales avec des méthodes d’imagerie chez le primate non-humain, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=2). Tous les protocoles seront lancés sur les mêmes animaux ce qui nous permettra de comparer différentes acquisitions sur les mêmes sujets et ainsi optimiser la puissance statistique de notre étude. Les animaux en réutilisation, pour cette étude, suite à des recherches peu invasives, sont déjà entrainés à l’IRM et hébergé dans le laboratoire. Cette réutilisation est d’autant plus importante que ces animaux doivent être entraînés sur une longue durée de temps, avec renforcement positif, pour arriver à un comportement stable, avant de pouvoir passer à la phase de collecte de données. Nous prévoyons de lancer 9 campagnes d’acquisitions par animal (15 sessions par animal, chaque sessions incluant de 2 à 15 scans en fonction de la motivation des animaux).

Raffinement

Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bienêtre des animaux. Par exemple, l’imagerie constitue une approche non-invasive qui va nous permettre d’étudier l’activité cérébrale dans le cerveau entier des animaux sans engendrer d’effets délétères. L’implantation du plot, réalisée chirurgicalement sera réalisée avec les meilleures techniques d’asepsie possible, par un neurochirurgien, afin de réduire le risque d’infection ou de désimplantation. En dehors des sessions d’imagerie qui seront réduites le plus possible sans compromettre les résultats scientifiques, les animaux seront hébergés dans un environnement social, incluant du matériel de fourrageage et de multiples formes d’enrichissement (selon un protocole défini en SBEA et implémenté par les chercheurs et les techniciens animaliers). Pour favoriser des interactions sans stress excessif entre l’animal et l’expérimentateur, les animaux seront entrainés à la technique d’association positive entre un son (clicker), une action, et une récompense alimentaire. Une sortie de cage vers la chaise sans canne est également à l’étude dans notre structure. Les points limites gradés, précis et adaptés ont été défini et permettrons en fonction des observations la prise de décisions selon un arbre décisionnel. Les critères d’arrêts sont définis et appliqués selon les mêmes critères que les points limites.

Choix des espèces

Pour cette étude, le modèle primate non-humain (macaque) apparait essentiel pour plusieurs raisons : - Cette étude s’intéresse à des mécanismes neurobiologiques chez le macaque pour des raisons de connaissance fondamentale. - Phylogénétiquement, ce modèle animal est le plus proche de l’humain dans l’expression de ses comportements et dans son organisation anatomo-fonctionnelle la rendant notamment plus « facilement » comparable pour des études évolutives - Cette étude s’inscrit explicitement dans une perspective comparative entre espèces, la comparaison homme macaque étant un point clé de cette étude. En plus des connaissances fondamentales générées cela va permettre de préciser l’opportunité d’utiliser le macaque comme un modèle de la cognitive humaine et de ses dysfonctions. -Des taches comportementales variées peuvent être réalisées par ces animaux permettant ainsi l’étude d’un large spectre de comportements complexes du point de vue des neurosciences fondamentales. -Toutes informations physiologiques ou physiopathologiques obtenues chez le primate non-humain est plus facilement transposable à une application chez l’humain. Les trois animaux réutilisés sont des animaux matures. Les animaux reçus de nos fournisseurs sont de jeunes adultes (3.5-4 ans). Ils arrivent généralement déjà en groupe et sont socialement compatibles permettant de les pairer pour leur hébergement. L’étude portant sur des sujets adultes, les variations de maturation ou de vieillissement au sein de cette tranche d’âge restes minimes et ne devrait pas engendrer de variations significatives des réponses neuronales dans les taches étudiées. Les données recueillies abonderont PrimeDRE, une initiative de partage de données d’imagerie fonctionnelle de primates non-humains. A terme, des analyses portant sur un possible effet âge sur les traitements cognitifs qui nous intéressent pourront être entreprises à plus large échelle.