Système nerveux

6 macaques rhésus au maximum vont être utilisés dans le second établissement de ce projet multisite, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis réutilisés dans d'autres projets. Chacun peut subir jusqu'à trois IRM et trois scanners sous anesthésie, deux à quatre chirurgies d'implantation crânienne, et des séances d'entraînement puis d'enregistrement cinq jours par semaine au moins, tête immobilisée. Le porteur énumère lui-même les atteintes possibles : douleurs postopératoires de plusieurs jours, infections des implants qui traversent la peau, isolement postopératoire sans contact avec les congénères, perte de poids en cas de contrôle de l'accès à l'eau. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune méthode ne permet d'étudier ces circuits à l'échelle de "l'ensemble de l'organisme" et désigne le macaque comme "le modèle animal le plus pertinent", en invoquant la proximité de son cerveau avec celui de l'humain.

Objectifs

Ce projet est multisite et se déroulera dans les établissements EU 1/2, EU 2/2. Réaliser des tâches quotidiennes nécessite de coordonner tout un ensemble de fonctions cognitives imposant des contraintes contradictoires à notre système nerveux. Par exemple, chercher un objet spécifique caché au milieu d’autres objets nécessite d'en construire une représentation et de la maintenir en mémoire sur une courte période. Pour éviter de changer de but constamment, cette représentation et ce but doivent être protégés d’interférences, notamment sensorielles. Par contre, détecter cet objet nécessite d’intégrer les informations sensorielles et de les analyser. La prise de décision est dans ce cas guidée par les mécanismes attentionnels. Des difficultés à correctement contrôler les différents processus cognitifs émergent dans des troubles psychiatriques très handicapants tels que les troubles schizophréniques ou des déficits attentionnels avec ou sans hyperactivité. Ces mécanismes résultent des interactions de plusieurs aires cérébrales, corticales et sous-corticales. Notamment, les réseaux pariétaux et pré-frontaux sont centraux dans le contrôle de ces mécanismes. Basés sur des résultats précédents acquis au sein du groupe, nous proposons de tester une hypothèse originale. Dans cette hypothèse, le cortex préfrontal, qui biaise le traitement des informations sensorielles dans les réseaux cérébraux sensoriels et décisionnels, doit être en mesure de mesurer l’effet de ses propres modulations pour les ajuster en ligne aux besoins de la tâche. Nous postulons donc l’existence de boucles de rétro-contrôle attentionnelles médiées par les interactions fortes entre cortex pariétaux et frontaux et permettant d'ajuster en ligne la force du contrôle cognitif.

Bénéfices attendus

Ce projet portera des bénéfices à différentes échelles. Il permettra l’élargissement des connaissances sur les réseaux pariéto-frontaux impliqués dans les comportements complexes impliquant du control cognitif. Coupler des approches d’électrophysiologie et de manipulations ciblées permettra de mieux appréhender les influences réciproques et les fonctions associées au sein des réseaux pariéto-frontaux. Les processus cognitifs empruntent des termes de la psychologie qui n’ont pas nécessairement de corrélats neuronaux clairs alors qu'il est maintenant admis que les fonctions cognitives émergent d’interactions corticales complexes. En liant clairement des fonctions cognitives à des processus neuronaux aux seins de réseaux corticaux, ce projet permettra une meilleure définition des processus cognitifs et devrait ainsi avoir un impact fondamental sur notre connaissance de la cognition humaine. De plus, nous proposons une hypothèse originale concernant le contrôle exécutif des processus cognitifs. Cette hypothèse est à même d’éclairer les mécanismes défectueux dans certains aspects de troubles comportementaux hautement débilisant tels les troubles déficitaires de l’attention, la schizophrénie ou la dépression.

Procédures

Anesthésies pour Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) (1 à 3 par animal sur la durée du projet, 1h30/intervention) Anesthésies pour CT scan (1 à 3 par animal sur la durée du projet, 20 minutes/intervention). Chirurgies d'implantations (2 à 4 par animal sur la durée du projet, 4 à 8 heures par intervention). Entrainement à réalisation de tâches comportementales (1 à 2 heures par séance, 5 séances par semaines). Acquisition de données électrophysiologiques simultanément dans plusieurs aires corticales (1 à 3 heures par jours, 5 à 7 jours/semaines). Définir la durée en nombre de semaines des phases d'apprentissage et d'acquisition de données est compliquée pour les raisons suivantes: - cette durée dépend énormément de chaque individus et du temps nécessaire pour habituer les animaux à chaque étape sans induire de stress excessif (certains apprennent très vite et d'autre moins voire pas du tout). - cette durée dépend de la quantité et de la qualité de données acquises à chaque séance, qui dépendent de facteurs incontrollables. - cette durée dépend d'un ensemble d'évènements externes imprevisibles et intrinsèques à l'utilisation des primates non-humains.

Impact sur les animaux

Ce projet impliquera des macaques soumis à des procédures classées légères ou modérées en termes de sévérité. Plusieurs étapes de ce protocole sont susceptibles de causer une gêne ou un stress aux animaux : 1. Mise en chaise et manipulation initiale : Lors des premières sessions, le fait de placer les animaux dans une chaise de transport, en les manipulant à l’aide d’une canne depuis leur lieu d’hébergement, pourra induire un stress. : La durée de cette phase d’adaptation dépendra de la vitesse d'apprentissage de animaux. D'expérience, cette phase peut s'étendre sur plusieurs semaines. 2. Contention de la tête : La restriction des mouvements de la tête, rendue nécessaire pour les acquisitions électrophysiologiques et le contrôle de la position du regard, constituera une source de stress, notamment au début. 3. Contrôle hydrique partiel : Le contrôle hydrique partiel (qui ne sera utilisé qu'en dernier recours si des méthodes de motivation alternatives échouent) pourrait entraîner du stress, une déshydratation, une perte d’appétit et, par conséquent, une perte de poids pendant la durée de l’expérience. 4. Anesthésie et intubation : Les procédures d’anesthésie et d’intubation, nécessaires pour réaliser les examens d’IRM, de CT-scan et les chirurgies pourront provoquer des douleurs postopératoires pendant plusieurs jours. Ces interventions comportent également des risques d’hémorragie, d’infection, de perte de température corporelle. 5. Douleur et infection postopératoires : après les actes chirurgicaux, les animaux pourraient ressentir de la douleur et développer des infections liées à ces interventions. 6. Isolement postopératoire : Un isolement postopératoire sans contact physique avec leurs congénères (en fonction d’éventuelles complications), pourrait générer un stress supplémentaire. 7. Infection des implants : des infections sont susceptibles de se développer au niveau des implants transcutanés (chambre, plot de tête et connecteur de matrices). 8. Inactivations réversibles : Les inactivations réversibles, bien que temporaires (moins de 24 heures), pourraient altérer la perception visuelle des animaux pendant quelques heures.

Devenir

A la fin du projet, les animaux seront experts dans la réalisation de tâches comportementales complexes. De plus, les implants peuvent avoir une durée de vie qui va au-delà de la durée d'un projet. En fonction du déroulé du projet et en accord avec la Structure responsable du Bien Etre Animal (SBEA) et l'équipe vétérinaire, les animaux seront réutilisés dans d'autres projets permettant de réduire le nombre d'animaux utilisés.

Remplacement

Le projet implique l'utilisation d'animaux, car il n’existe à ce jour aucune méthode alternative permettant de répondre aux objectifs du projet. Les simulations informatiques, les organes sur puce et les cultures cellulaires ne permettent pas d’étudier, dans un organisme vivant, les substrats neuronaux de comportements complexes tels que le contrôle cognitif. Ces processus reposent sur l’activité coordonnée dans un contexte comportemental de réseaux cérébraux distribués, engagés dans des interactions dynamiques à l’échelle de l’ensemble de l’organisme. Les techniques électrophysiologiques utilisées ici permettent d’enregistrer l’activité de neurones unitaires avec une résolution spatio-temporelle fine. Bien qu’elles puissent être utilisées dans certains contextes cliniques, elles restent trop invasives pour être déployées chez l’être humain dans une démarche expérimentale. Le recours au macaque est justifié par la grande proximité de son cerveau avec celui de l’être humain, tant sur le plan anatomique que fonctionnel, notamment pour les circuits pariéto-frontaux et visuels impliqués dans l’attention, la mémoire de travail et le contrôle cognitif. Les dysfonctionnements des circuits pariéto-frontaux et visuels sont impliqués dans des troubles neurodéveloppementaux humains très invalidants, tels que les troubles de l’attention avec ou sans hyperactivité. Le macaque est en outre capable de réaliser des tâches oculomotrices similaires à celles réalisées par des humains. Il représente ainsi le modèle animal le plus pertinent pour étudier les mécanismes neuronaux du contrôle cognitif à l’échelle du neurone unique et des populations neuronales, dans un cadre expérimental impossible à mettre en œuvre chez l’humain.

Réduction

Les interventions chirurgicales prévues comportent certains risques. Nous prévoyons d’inclure au maximum six animaux dans cette étude, en fonction de leur manière de réaliser les tâches comportementales proposées. Les capacités d'apprentissage, les stratégies cognitives et le nombre d'essais réalisés par séance sont très variables chez chaque individu. Il est donc possible que les objectifs scientifiques puissent être atteingnables avec trois animaux uniquement. La puissance statistique provient de la quantité de données acquises chez chaque animal, et non pas de la taille de la cohorte d'animaux Ainsi, si les données recueillies (activité cérébrale et comportement) sont suffisantes pour obtenir des résultats fiables avec trois animaux, aucun autre animal ne sera utilisé. Pour chaque animal, des dispositifs expérimentaux innovants permettront d’enregistrer l’activité de nombreux neurones dans différentes zones du cerveau en même temps. Cette méthode permet de recueillir beaucoup d’informations lors d’une même séance, ce qui réduit le nombre de séances nécessaires et la durée des enregistrements. Les enregistrements seront répétés sur plusieurs semaines afin d’observer un plus grand nombre de neurones et d’obtenir des résultats scientifiques solides. La durée totale des enregistrements pour chaque animal dépendra du nombre de neurones pouvant être enregistrés chaque jour. Elle ne peut donc pas être fixée à l’avance, mais sera limitée au temps strictement nécessaire pour atteindre les objectifs de l’étude.

Raffinement

Tous les hébergements répondent ou dépassent les exigences de la directive européenne 2010/63 sur l’utilisation des animaux à des fins scientifiques. Le suivi sanitaire est effectué par une équipe vétérinaire spécialisée dans le traitement des PNH. Les animaux sont hébergés dans une unité composée d’une volière centrale de 3 m de hauteur et de cages latérales. Le sol de la volière est couvert de copeaux de bois dans lequel ils recherchent de la nourriture. La cage et volière sont enrichies de perchoirs, de cordes et de jeux suspendus, pour favoriser les comportements exploratoires. Les singes sont hébergés en groupes sociaux de 2 à 4 individus et séparés uniquement pendant les heures d’entrainement. Leur pièce d’hébergement est éclairée par un mélange de lumière artificielle (cycle jours/nuit) et de la lumière naturelle. Des méthodes de renforcement positif (training et habituation) seront utilisées tout au long du protocole afin de réduire le stress des sujets. L'IRM anatomique et le CT-SCAN pré-chirurgicaux permettent de mieux planifier l’implantation des implants crâniaux afin de limiter l’invasivité de la procédure. Ces examens seront réalisés sous anesthésie générale afin de s'assurer de l'inconscience de l'animal, réduisant de fait le stress de l'animal lors de leur réalisation. Lors d'interventions chirurgicales, en plus de l'anesthésie, un analgésique sera administré et prolongé en période post-opératoire. Les tâches comportementales seront adaptées à la motivation et à l’état de chaque animal afin de limiter les situations d’échec, de frustration ou de stress excessif. Les techniques d'enregistrements simultanés de grande quantité de neurones permettent de réduire (i) le nombre d'essais nécessaires, (ii) le temps d'acquisition globale de l'expérience et (iii) le temps de chaque séance quotidienne. Des points limites précoces et adaptés seront appliqués tout au long du protocole.

Choix des espèces

Le primate non humain, en particulier le macaque (Rhésus), est utilisé pour la proximité anatomo-fonctionnelle de son cerveau avec celui de l’humain, notamment pour les réseaux pariéto-frontaux impliqués dans l’attention, la mémoire de travail et le contrôle cognitif. Ces réseaux sont particulièrement développés chez les primates par rapport à d'autres mammifères. Les macaques constituent le modèle animal le plus pertinent pour étudier les bases neuronales de fonctions cognitives de haut niveau dans des conditions expérimentales compatibles avec les objectifs du projet. Seuls des animaux jeunes adultes ou adultes seront utilisés, afin de disposer d’un cerveau mature et de performances comportementales stables, compatibles avec l’apprentissage des tâches cognitives prévues.

Deux à quatre chirurgies d'implantation de quatre à huit heures chacune, puis des enregistrements cérébraux d'une à trois heures par jour, cinq à sept jours par semaine : 6 macaques rhésus vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Conduits à la canne jusqu'à une chaise de transport, la tête immobilisée, ils sont entraînés à des tâches comportementales que le résumé ne décrit pas, et un "contrôle hydrique partiel" est prévu si les autres méthodes de motivation échouent. L'objet déclaré est de tester une hypothèse sur les échanges entre cortex pariétal et préfrontal, les retombées sur la schizophrénie ou les troubles de l'attention restant au conditionnel. Aucun macaque n'est tué à l'issue : devenus "experts" dans ces tâches et porteurs d'implants crâniens, ils seront réutilisés dans d'autres projets.

Objectifs

Ce projet est multisite et se déroulera dans les établissements EU 1/2, EU 2/2. Réaliser des tâches quotidiennes nécessite de coordonner tout un ensemble de fonctions cognitives imposant des contraintes contradictoires à notre système nerveux. Par exemple, chercher un objet spécifique caché au milieu d’autres objets nécessite d'en construire une représentation et de la maintenir en mémoire sur une courte période. Pour éviter de changer de but constamment, cette représentation et ce but doivent être protégés d’interférences, notamment sensorielles. Par contre, détecter cet objet nécessite d’intégrer les informations sensorielles et de les analyser. La prise de décision est dans ce cas guidée par les mécanismes attentionnels. Des difficultés à correctement contrôler les différents processus cognitifs émergent dans des troubles psychiatriques très handicapants tels que les troubles schizophréniques ou des déficits attentionnels avec ou sans hyperactivité. Ces mécanismes résultent des interactions de plusieurs aires cérébrales, corticales et sous-corticales. Notamment, les réseaux pariétaux et pré-frontaux sont centraux dans le contrôle de ces mécanismes. Basés sur des résultats précédents acquis au sein du groupe, nous proposons de tester une hypothèse originale. Dans cette hypothèse, le cortex préfrontal, qui biaise le traitement des informations sensorielles dans les réseaux cérébraux sensoriels et décisionnels, doit être en mesure de mesurer l’effet de ses propres modulations pour les ajuster en ligne aux besoins de la tâche. Nous postulons donc l’existence de boucles de rétro-contrôle attentionnelles médiées par les interactions fortes entre cortex pariétaux et frontaux et permettant d'ajuster en ligne la force du contrôle cognitif.

Bénéfices attendus

Ce projet portera des bénéfices à différentes échelles. Il permettra l’élargissement des connaissances sur les réseaux pariéto-frontaux impliqués dans les comportements complexes impliquant du control cognitif. Coupler des approches d’électrophysiologie et de manipulations ciblées permettra de mieux appréhender les influences réciproques et les fonctions associées au sein des réseaux pariéto-frontaux. Les processus cognitifs empruntent des termes de la psychologie qui n’ont pas nécessairement de corrélats neuronaux clairs alors qu'il est maintenant admis que les fonctions cognitives émergent d’interactions corticales complexes. En liant clairement des fonctions cognitives à des processus neuronaux aux seins de réseaux corticaux, ce projet permettra une meilleure définition des processus cognitifs et devrait ainsi avoir un impact fondamental sur notre connaissance de la cognition humaine. De plus, nous proposons une hypothèse originale concernant le contrôle exécutif des processus cognitifs. Cette hypothèse est à même d’éclairer les mécanismes défectueux dans certains aspects de troubles comportementaux hautement débilisant tels les troubles déficitaires de l’attention, la schizophrénie ou la dépression.

Procédures

Anesthésies pour Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) (1 à 3 par animal sur la durée du projet, 1h30/intervention) Anesthésies pour CT scan (1 à 3 par animal sur la durée du projet, 20 minutes/intervention). Chirurgies d'implantations (2 à 4 par animal sur la durée du projet, 4 à 8 heures par intervention). Entrainement à réalisation de tâches comportementales (1 à 2 heures par séance, 5 séances par semaines). Acquisition de données électrophysiologiques simultanément dans plusieurs aires corticales (1 à 3 heures par jours, 5 à 7 jours/semaines). Définir la durée en nombre de semaines des phases d'apprentissage et d'acquisition de données est compliquée pour les raisons suivantes: - cette durée dépend énormément de chaque individus et du temps nécessaire pour habituer les animaux à chaque étape sans induire de stress excessif (certains apprennent très vite et d'autre moins voire pas du tout). - cette durée dépend de la quantité et de la qualité de données acquises à chaque séance, qui dépendent de facteurs incontrollables. - cette durée dépend d'un ensemble d'évènements externes imprevisibles et intrinsèques à l'utilisation des primates non-humains.

Impact sur les animaux

Ce projet impliquera des macaques soumis à des procédures classées légères ou modérées en termes de sévérité. Plusieurs étapes de ce protocole sont susceptibles de causer une gêne ou un stress aux animaux : 1. Mise en chaise et manipulation initiale : Lors des premières sessions, le fait de placer les animaux dans une chaise de transport, en les manipulant à l’aide d’une canne depuis leur lieu d’hébergement, pourra induire un stress. : La durée de cette phase d’adaptation dépendra de la vitesse d'apprentissage de animaux. D'expérience, cette phase peut s'étendre sur plusieurs semaines. 2. Contention de la tête : La restriction des mouvements de la tête, rendue nécessaire pour les acquisitions électrophysiologiques et le contrôle de la position du regard, constituera une source de stress, notamment au début. 3. Contrôle hydrique partiel : Le contrôle hydrique partiel (qui ne sera utilisé qu'en dernier recours si des méthodes de motivation alternatives échouent) pourrait entraîner du stress, une déshydratation, une perte d’appétit et, par conséquent, une perte de poids pendant la durée de l’expérience. 4. Anesthésie et intubation : Les procédures d’anesthésie et d’intubation, nécessaires pour réaliser les examens d’IRM, de CT-scan et les chirurgies pourront provoquer des douleurs postopératoires pendant plusieurs jours. Ces interventions comportent également des risques d’hémorragie, d’infection, de perte de température corporelle. 5. Douleur et infection postopératoires : après les actes chirurgicaux, les animaux pourraient ressentir de la douleur et développer des infections liées à ces interventions. 6. Isolement postopératoire : Un isolement postopératoire sans contact physique avec leurs congénères (en fonction d’éventuelles complications), pourrait générer un stress supplémentaire. 7. Infection des implants : des infections sont susceptibles de se développer au niveau des implants transcutanés (chambre, plot de tête et connecteur de matrices). 8. Inactivations réversibles : Les inactivations réversibles, bien que temporaires (moins de 24 heures), pourraient altérer la perception visuelle des animaux pendant quelques heures.

Devenir

A la fin du projet, les animaux seront experts dans la réalisation de tâches comportementales complexes. De plus, les implants peuvent avoir une durée de vie qui va au-delà de la durée d'un projet. En fonction du déroulé du projet et en accord avec la Structure responsable du Bien Etre Animal (SBEA) et l'équipe vétérinaire, les animaux seront réutilisés dans d'autres projets permettant de réduire le nombre d'animaux utilisés.

Remplacement

Le projet implique l'utilisation d'animaux, car il n’existe à ce jour aucune méthode alternative permettant de répondre aux objectifs du projet. Les simulations informatiques, les organes sur puce et les cultures cellulaires ne permettent pas d’étudier, dans un organisme vivant, les substrats neuronaux de comportements complexes tels que le contrôle cognitif. Ces processus reposent sur l’activité coordonnée dans un contexte comportemental de réseaux cérébraux distribués, engagés dans des interactions dynamiques à l’échelle de l’ensemble de l’organisme. Les techniques électrophysiologiques utilisées ici permettent d’enregistrer l’activité de neurones unitaires avec une résolution spatio-temporelle fine. Bien qu’elles puissent être utilisées dans certains contextes cliniques, elles restent trop invasives pour être déployées chez l’être humain dans une démarche expérimentale. Le recours au macaque est justifié par la grande proximité de son cerveau avec celui de l’être humain, tant sur le plan anatomique que fonctionnel, notamment pour les circuits pariéto-frontaux et visuels impliqués dans l’attention, la mémoire de travail et le contrôle cognitif. Les dysfonctionnements des circuits pariéto-frontaux et visuels sont impliqués dans des troubles neurodéveloppementaux humains très invalidants, tels que les troubles de l’attention avec ou sans hyperactivité. Le macaque est en outre capable de réaliser des tâches oculomotrices similaires à celles réalisées par des humains. Il représente ainsi le modèle animal le plus pertinent pour étudier les mécanismes neuronaux du contrôle cognitif à l’échelle du neurone unique et des populations neuronales, dans un cadre expérimental impossible à mettre en œuvre chez l’humain.

Réduction

Les interventions chirurgicales prévues comportent certains risques. Nous prévoyons d’inclure au maximum six animaux dans cette étude, en fonction de leur manière de réaliser les tâches comportementales proposées. Les capacités d'apprentissage, les stratégies cognitives et le nombre d'essais réalisés par séance sont très variables chez chaque individu. Il est donc possible que les objectifs scientifiques puissent être atteingnables avec trois animaux uniquement. La puissance statistique provient de la quantité de données acquises chez chaque animal, et non pas de la taille de la cohorte d'animaux Ainsi, si les données recueillies (activité cérébrale et comportement) sont suffisantes pour obtenir des résultats fiables avec trois animaux, aucun autre animal ne sera utilisé. Pour chaque animal, des dispositifs expérimentaux innovants permettront d’enregistrer l’activité de nombreux neurones dans différentes zones du cerveau en même temps. Cette méthode permet de recueillir beaucoup d’informations lors d’une même séance, ce qui réduit le nombre de séances nécessaires et la durée des enregistrements. Les enregistrements seront répétés sur plusieurs semaines afin d’observer un plus grand nombre de neurones et d’obtenir des résultats scientifiques solides. La durée totale des enregistrements pour chaque animal dépendra du nombre de neurones pouvant être enregistrés chaque jour. Elle ne peut donc pas être fixée à l’avance, mais sera limitée au temps strictement nécessaire pour atteindre les objectifs de l’étude.

Raffinement

Tous les hébergements répondent ou dépassent les exigences de la directive européenne 2010/63 sur l’utilisation des animaux à des fins scientifiques. Le suivi sanitaire est effectué par une équipe vétérinaire spécialisée dans le traitement des PNH. Les animaux sont hébergés dans une unité composée d’une volière centrale de 3 m de hauteur et de cages latérales. Le sol de la volière est couvert de copeaux de bois dans lequel ils recherchent de la nourriture. La cage et volière sont enrichies de perchoirs, de cordes et de jeux suspendus, pour favoriser les comportements exploratoires. Les singes sont hébergés en groupes sociaux de 2 à 4 individus et séparés uniquement pendant les heures d’entrainement. Leur pièce d’hébergement est éclairée par un mélange de lumière artificielle (cycle jours/nuit) et de la lumière naturelle. Des méthodes de renforcement positif (training et habituation) seront utilisées tout au long du protocole afin de réduire le stress des sujets. L'IRM anatomique et le CT-SCAN pré-chirurgicaux permettent de mieux planifier l’implantation des implants crâniaux afin de limiter l’invasivité de la procédure. Ces examens seront réalisés sous anesthésie générale afin de s'assurer de l'inconscience de l'animal, réduisant de fait le stress de l'animal lors de leur réalisation. Lors d'interventions chirurgicales, en plus de l'anesthésie, un analgésique sera administré et prolongé en période post-opératoire. Les tâches comportementales seront adaptées à la motivation et à l’état de chaque animal afin de limiter les situations d’échec, de frustration ou de stress excessif. Les techniques d'enregistrements simultanés de grande quantité de neurones permettent de réduire (i) le nombre d'essais nécessaires, (ii) le temps d'acquisition globale de l'expérience et (iii) le temps de chaque séance quotidienne. Des points limites précoces et adaptés seront appliqués tout au long du protocole.

Choix des espèces

Le primate non humain, en particulier le macaque (Rhésus), est utilisé pour la proximité anatomo-fonctionnelle de son cerveau avec celui de l’humain, notamment pour les réseaux pariéto-frontaux impliqués dans l’attention, la mémoire de travail et le contrôle cognitif. Ces réseaux sont particulièrement développés chez les primates par rapport à d'autres mammifères. Les macaques constituent le modèle animal le plus pertinent pour étudier les bases neuronales de fonctions cognitives de haut niveau dans des conditions expérimentales compatibles avec les objectifs du projet. Seuls des animaux jeunes adultes ou adultes seront utilisés, afin de disposer d’un cerveau mature et de performances comportementales stables, compatibles avec l’apprentissage des tâches cognitives prévues.

Six à huit essais de nage d'une minute par jour, pendant dix à douze jours, attendent une partie des 724 souris de ce projet dans la piscine de Morris, en plus de l'open-field, du labyrinthe en croix et d'un test de reconnaissance d'objets. Toutes reçoivent des injections quotidiennes dans l'abdomen pendant cinq jours à six semaines, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis sont tuées pour l'analyse de leur cerveau. Ces souris, privées par invalidation génétique du gène en cause dans le syndrome de Coffin-Lowry, sont utilisées pour tester un traitement des déficits cognitifs, dès 14 jours de vie pour les plus jeunes. Le porteur précise que ce traitement est déjà administré en recherche clinique à des adultes et à des enfants.

Objectifs

Nous étudions une souris modèle du syndrome de Coffin Lowry. Cette pathologie est due à des mutations d'un gène et conduit à une déficience intellectuelle modérée à sévère chez l’Homme. Il n’existe à ce jour aucun traitement. Pour ce projet, nous utilisons des souris invalidées pour le gène responsable. Notre projet a pour premier objectif de mettre au point un traitement pharmacologique pour corriger les altérations comportementales et cognitives de la souris modèle du syndrome de Coffin Lowry. Notre second objectif sera de tester si ce traitement pharmacologique délivré au plus tôt au cours de la période postnatale, permet d’éviter le retard de développement cérébral et de prévenir l’apparition des altérations cognitives. Enfin, nous combinerons le traitement pharmacologique à un enrichissement environnemental dans le but de corriger les altérations à plus long terme.

Bénéfices attendus

A ce jour, il n’existe pas de traitement pour les patients atteints syndrome de Coffin-Lowry. Compte tenu de la sévérité des altérations cognitives, la qualité de vie pour ces patients et leurs familles est profondément impacté. Au niveau expérimental chez la souris modèle, la description des altérations moléculaires nous permet aujourd’hui d’envisager de développer des stratégies thérapeutiques basées sur la délivrance d’agents pharmacologiques. Les traitements proposés ont déjà été testés chez d'autres souris modèles et s’avèrent bénéfiques sur certains comportements. Pour information, le traitement proposé est déjà utilisé dans la recherche clinique chez des patients, adultes et enfants, c’est pourquoi nous souhaitons commencer nos expérimentations avec ce candidat médicament. Dans ce contexte, notre projet testera pour la 1ère fois si ce traitement permet aussi de réduire, voire restaurer les altérations cognitives chez la souris modèle du Syndrome de Coffin Lowry.

Procédures

Pour le projet, tous les animaux recevront des injections quotidiennes du traitement ou de solution saline en intrapéritonéale. Après différents délais, ces souris seront mises à mort afin d'analyser leurs cerveaux. Une partie des animaux effectuera en plus des tâches comportementales. La locomotion et l’exploration sera évaluée dans une boite appelée open-field (durée 10 minutes) ou dans un labyrinthe en croix ((durée 10 minutes), ce qui ne génère aucune nuisance. La mémoire de reconnaissance s’effectue dans l’openfield préalablement exploré dans lequel on ajoute des objets à explorer. Pour ce test, les souris sont placées dans cet openfield pendant 10 minutes, 1 à 2 fois par jour pendant 5 jours maximum. La mémoire spatiale sera évaluée avec le test de la piscine de Morris qui génère un léger stress en début de protocole. Le protocole a une durée de 10-12 jours, à raison de 6-8 essais par jour (2 blocs de 3-4 essais successifs). Chaque essai comprend 1 minute de nage et 1 minute de repos sur une plateforme.

Impact sur les animaux

Pour ce projet, les souris recevront des injections quotidiennes en intra-péritonéale pendant 5 jours à 6 semaines, selon les procédures expérimentales. Les tests comportementaux pourraient générer une légère réactivité émotionnelle chez les animaux en tout début de test.

Devenir

à l'issue de chaque procédure, les animaux sont euthanasiés afin d'étudier leur cerveau.

Remplacement

Notre projet de recherche consiste à évaluer les bénéfices d’un traitement visant à réduire / compenser les altérations comportementales et cognitives associées à la déficience intellectuelle (retard d’apprentissage, déficits de mémoire). Bien que certaines cascades moléculaires peuvent être décrites sur des cultures neuronales en conditions basales, il est ensuite absolument nécessaire de valider les bénéfices du traitement sur les processus cognitifs chez un animal vivant qui se comporte dans différentes tâches comportementales.

Réduction

Le nombre d’animaux correspond au minimum nécessaire pour une démonstration convaincante des principes scientifiques étudiés sur la base d’arguments statistiques valides. Sur la base des études publiées et de notre expérience, 4-8 souris par groupe expérimental pour les analyses biochimiques et analyses cérébrales, et 8-15 souris par groupe pour les études de comportement sont nécessaires. Des tests de puissance de nos analyses statistiques seront effectués au cours de nos analyses (à partir de n=4), afin de détecter si des comparaisons suffisamment fiables sont dejà atteintes sans avoir à aller, pour chaque expérience, jusqu'à l'effectif maximum envisagé. Si cette valeur est atteinte, il ne sera pas nécessaire d’augmenter les effectifs jusqu'a à 8 pour les analyses cérébrales ou jusqu'à 15 pour les analyses comportementales. De plus, afin de réduire encore le nombre d’animaux nécessaires, les mêmes souris seront réutilisées dans plusieurs tests successifs, les premiers tests d’exploration ne durant que 10 minutes par jour et par souris.

Raffinement

Limiter la souffrance des animaux, s’assurer de leur bien-être et de leur santé, fait partie de nos préoccupations majeures et conditionne véritablement le bon déroulement de nos études, et la fiabilité de nos résultats. En effet, nos études comportementales doivent, pour les animaux, impérativement s’effectuer en l’absence de stress, anxiété et douleur afin d’être viables. Ainsi, avant de les soumettre aux premières injections ou aux tâches comportementales, l’expérimentateur manipule les souris pour limiter stress et anxiété et les habituer à sa présence. Afin de s’assurer que l’administration du traitement n’altère en rien la santé et le bien-être des souris, la mise en place de points limites permettra de réduire de potentielles souffrances. Pour cela, une grille d’évaluation sera utilisée.

Choix des espèces

Il n’y a pas d’autre modèle animal présentant des mutations équivalentes dans le gène ciblé pour ce projet. Le modèle murin inclus dans notre projet est déjà élevé au laboratoire et permettra de mener de manière rigoureuse notre étude. Les études passées ont montré que ces souris sont des modèles reproduisant des déficits cognitifs associés à la pathologie humaine (retard d’apprentissage, déficit de mémoire). Dans notre projet, une partie des expérimentations seront effectuées à l’âge adulte (>56 jours) afin de montrer les effets potentiellement bénéfiques de notre traitement sur des fonctions cognitives altérées. L’autre partie des expérimentations sera effectuée chez des souris juvéniles (de 14 à 35 jours). En agissant au cours de cette période de développement, nous souhaitons corriger au plus tôt le retard de développement cérébral et éventuellement éviter les altérations cognitives à plus long terme.

Les souris gestantes ou allaitantes reçoivent des molécules actives ou un régime gras, puis leurs souriceaux sont identifiés par un prélèvement à l'oreille ou à la queue et, pour certains, injectés de molécules ou de vecteurs viraux. Viennent ensuite, selon les groupes, jusqu'à douze mois de régime gras, dix jours de restriction alimentaire, des jeûnes de 24 heures, des isolements de 24 heures à deux semaines, quatre expositions de 24 heures à 4 °C, et des chirurgies de deux à quatre heures pour enregistrer l'activité cérébrale. 12 134 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, et les tests de comportement prévus vers huit semaines ne sont pas nommés. La narration annonce la mise à mort des souris à l'issue des procédures, alors que le champ structuré en compte 500 réutilisées.

Objectifs

Les premiers mois de vie constituent une période essentielle pour le développement du cerveau et de l’organisme. Durant cette phase, des facteurs tels qu’une naissance prématurée, une alimentation maternelle déséquilibrée, des variations hormonales ou certaines maladies génétiques peuvent influencer durablement la santé. Ces perturbations précoces peuvent augmenter, à long terme, le risque de développer des troubles métaboliques (comme l’obésité ou le diabète), des problèmes de fertilité (par exemple le syndrome des ovaires polykystiques), ainsi que des difficultés cognitives. Ce projet a pour objectif de mieux comprendre comment l’environnement précoce influence le développement du cerveau, en particulier les circuits neuronaux qui contrôlent des fonctions essentielles comme l’alimentation, l’équilibre énergétique et la reproduction. Plus précisément, ce projet vise à : - explorer l’impact des perturbations précoces sur le développement du cerveau et sur certaines fonctions essentielles tout au long de la vie, de la naissance à l’âge adulte ; - comprendre les mécanismes biologiques impliqués dans ces processus ; - identifier de nouvelles pistes thérapeutiques pour prévenir ou corriger certaines maladies, comme l’obésité, le diabète ou les troubles de la fertilité (par exemple le syndrome des ovaires polykystiques). Ce projet se déroulera sur deux établissements utilisateurs EU 1/2 et EU 2/2 et le transfert des animaux entre les établissements sera limité au maximum.

Bénéfices attendus

Les premiers mois de vie sont une période cruciale pour le développement du cerveau. Des perturbations durant cette phase, comme une naissance prématurée, des déséquilibres hormonaux ou une alimentation maternelle inadaptée, peuvent avoir des conséquences durables sur la santé de la descendance. Elles augmentent notamment le risque de troubles métaboliques (comme l’obésité, le diabète ou certaines maladies cardiovasculaires), de difficultés reproductives, ainsi que de troubles du développement cognitif à l’âge adulte. Les résultats de ce projet présentent un double intérêt. D’une part, ils permettront d’acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes cellulaires et neuronaux impliqués dans le développement postnatal des circuits cérébraux qui régulent ces fonctions essentielles. D’autre part, ils pourraient contribuer à la santé publique en ouvrant la voie à de nouvelles stratégies de prévention ou de prise en charge des maladies métaboliques et reproductives. Enfin, ces travaux participeront au développement de modèles expérimentaux plus fiables et mieux adaptés pour la recherche en endocrinologie, en neurodéveloppement et en reproduction.

Procédures

Les interventions décrites ici pourront avoir lieu dans les 2 établissements utilisateurs. Les interventions d’une même procédure auront lieu soit intégralement dans l’EU1/2 soit intégralement dans l’EU2/2. Aucun transport d’animaux n’aura lieu en cours de procédure. Les animaux dont le modèle aura été créé dans l’EU2/2 seront transportés vers l’EU1/2 pour l’évaluation métabolique et comportementale. Chez les mères: Des femelles gestantes et/ou allaitantes recevront des molécules actives (par voie orale ou par injection) ou feront l’objet d’interventions nutritionnelles (régime enrichi en graisses). Les effets de ces traitements seront évalués chez les souriceaux dès la naissance, au cours d’un suivi longitudinal à moyen et long terme. Ce suivi comprendra différentes procédures d’évaluation de la reproduction (à partir de 8 semaines), du métabolisme (entre 4 et 20 sem.), du comportement (vers 8 sem.) et de l’activité cérébrale (jusqu’à 8 sem.). Chez la descendance: Tous les animaux issus des mères gestantes seront identifiés et prélevés au niveau de l’oreille ou de la queue. Des souriceaux (mâles et femelles) recevront, à des âges définis, des injections de molécules ou de vecteurs viraux. Ils feront ensuite l’objet d’un suivi longitudinal similaire, incluant des analyses de la reproduction, du métabolisme, du comportement et de l’activité cérébrale. Types d’interventions et durée : Les animaux pourront recevoir différents types de traitements par voie orale, par injections ou implantation de dispositifs. Des prélèvements sanguins seront réalisés (veines mandibulaire, caudale ou latérale), en respectant les volumes et fréquences maximaux autorisés. La durée de ces interventions est généralement comprise entre 5 et 20 minutes. Certains groupes seront soumis à des interventions chirurgicales dans le but d’évaluer la reproduction (anesthésie: 1h; intervention: 15 à 20 minutes) ou de réaliser un enregistrement de l’activité cérébrale (anesthésie et intervention: 2 à 4 h). Au cours de ces procédures, des anesthésiques et des analgésiques seront utilisés chaque fois que nécessaire. Les anesthésies seront réalisées par injection ou par inhalation et l’analgésie sera administrée par injection ou par application locale. Les animaux impliqués dans l’étude du métabolisme pourront recevoir des régimes spéciaux (régime enrichi en graisses pendant 3 à 12 mois), une restriction alimentaire (jusqu’à 10 jours) ou des périodes de jeûne (durée maximale de 24 heures).

Impact sur les animaux

Les manipulations réalisées sur les animaux peuvent entraîner du stress, de la fatigue et un certain inconfort. Certaines procédures, telles que les interventions chirurgicales, les injections ou les prélèvements sanguins, peuvent provoquer des douleurs légères de courte durée pouvant être répétées. Dans le cadre des études métaboliques ou comportementales, les animaux seront soumis à des conditions d’hébergement dérogeant aux standards réglementés. En effet les animaux pourront être privés de leur congénères (sans isolement visuel et olfactif) pendant des durées allant de 24h à 2 semaines et pouvant être répétées. Les animaux pourront être restreints en quantité de nourriture (maximum 10 jours) et/ou être exposés à des jeûnes allant jusqu’à maximum 24h. Enfin, pour évaluer la réponse aux changements de température, les conditions standards de température d’hébergement pourront également modifiées (maximum 24h d’exposition à 4°C, 4 expositions au maximum espacées d’au minimum 72h OU 24-72h à 30°C).

Devenir

À l’issue des procédures, les animaux sont mis à mort selon des méthodes réglementaires et encadrées, afin de permettre le prélèvement des tissus nécessaires aux analyses scientifiques. Ces prélèvements sont indispensables pour comprendre en détail les mécanismes étudiés et ne peuvent pas être réalisés autrement.

Remplacement

Pour évaluer l’impact de l’environnement périnatal sur le développement des systèmes neuroendocriniens, il n’existe actuellement pas d’alternative à l’expérimentation animale. La complexité des phénomènes étudiés, notamment l’influence de l’environnement maternel sur le développement de l’organisme, implique des interactions étroites entre plusieurs organes (cerveau, tissus périphériques, systèmes hormonaux) qui ne peuvent pas être reproduites de manière fiable par des modèles informatiques. Les animaux invertébrés ne peuvent pas être utilisés dans ce contexte, car leur organisation biologique est très différente de celle des mammifères. Ils ne possèdent pas les mêmes structures cérébrales ni les mêmes systèmes hormonaux, ce qui ne permet pas d’étudier les mécanismes neuroendocriniens pertinents pour la santé humaine. Par ailleurs, les modèles in vitro, tels que les organoïdes ou les cellules souches, bien qu’utiles pour certaines questions spécifiques, ne permettent pas de reproduire la complexité des interactions entre les organes ni les réponses physiologiques intégrées de l’organisme entier. Or, ces interactions sont essentielles pour répondre aux objectifs de nos recherches en physiologie intégrée.

Réduction

Le nombre d’animaux nécessaires a été déterminé à l’aide de calculs de puissance statistique, afin de garantir l’obtention de données fiables tout en limitant leur utilisation au strict minimum. La taille de chaque groupe expérimental a été définie à l’aide d’outils de planification adaptés, permettant d’éviter l’utilisation d’animaux en excès tout en assurant la robustesse des résultats. Par ailleurs, certaines expériences ne seront entreprises que si les résultats des étapes précédentes le justifient, ce qui permet d’éviter des expérimentations inutiles. Enfin, les protocoles expérimentaux ont été conçus pour optimiser l’utilisation de chaque animal. Lorsque cela est possible, plusieurs types d’analyses seront réalisés sur un même individu (par exemple, des évaluations physiologiques et des analyses moléculaires sur différents organes), réduisant ainsi le nombre total d’animaux nécessaires.

Raffinement

Les animaux sont hébergés dans des conditions strictement contrôlées, garantissant leur bien-être et un bon état de santé. Ils ont accès en permanence à l’eau et à la nourriture, et leur environnement est enrichi (par exemple avec des matériaux pour construire un nid), afin de leur permettre d’exprimer des comportements naturels et de réduire le stress. Les manipulations sont réalisées par du personnel formé et les animaux sont progressivement habitués à être manipulés afin de diminuer leur stress. Une attention particulière est portée à la réduction de toute douleur, peur ou inconfort. Lorsque des interventions sont nécessaires, elles sont réalisées sous anesthésie adaptée et des traitements contre la douleur sont administrés si besoin, avant et après les procédures. Après chaque intervention, les animaux sont surveillés attentivement jusqu’à leur réveil complet, puis leur état de santé est suivi quotidiennement (activité, alimentation, poids, comportement) avec le moins de perturbations possibles. Une attention particulière sera apportée afin de prévenir tout transfert d‘odeurs étrangères à la cage qui pourraient compromettre le lien entre la mère et ses petits. Des critères précis sont définis pour intervenir rapidement en cas de problème. Si un animal montre des signes de souffrance ou de détresse, il est immédiatement pris en charge et, si nécessaire, retiré de l’étude afin d’éviter toute souffrance prolongée. Dans le cadre des études métaboliques ou comportementales, les différentes contraintes sont appliquées de manière séquentielle avec des périodes de récupération permettant la stabilisation physiologique entre étapes et les animaux disposent d’un enrichissement compatible avec les mesures (litière et matériel de nidification). Lors du déplacement des animaux de l’EU2/2 vers l’EU1/2, les animaux seront transportés dans un véhicule climatisé dans des cages de transport agréées sous condition d’autorisation pour le statut sanitaire (distance 11,1 km ; statuts sanitaires équivalents) entre les EU. Les animaux seront acclimatés pour une période de 7 jours sur le site d’accueil avant toute manipulation. Des points limites ont été définis et seront appliqués. Tout animal présentant des signes s’approchant ou atteignant l’un d’entre eux seront retirés de l’étude et si nécessaire, mis à mort.

Choix des espèces

Nos projets de recherche en physiologie intégrée visent à comprendre les interactions entre le corps et le cerveau afin d’identifier de nouvelles approches thérapeutiques pour des pathologies telles que le diabète, l’obésité et l’infertilité. Nous étudierons des souris de la naissance à l’âge adulte afin de couvrir l’ensemble des étapes clés du développement et de la maturation des systèmes biologiques. La période néonatale correspond à une phase critique de mise en place et d’organisation des structures, notamment au niveau neuroanatomique et neuroendocrinien, tandis que l’âge adulte reflète un état fonctionnel stabilisé de ces systèmes. Cette approche permet d’appréhender la dynamique des mécanismes physiologiques au cours du temps et d’identifier d’éventuelles origines développementales aux altérations observées à l’âge adulte. Le recours aux animaux est strictement limité aux situations dans lesquelles aucune méthode alternative ne permet d’obtenir un niveau d’information équivalent. L’espèce utilisée a été choisie de manière à maximiser la pertinence scientifique tout en minimisant la douleur, la souffrance et le nombre d’animaux utilisés. La souris est privilégiée car des données essentielles à l’interprétation des résultats ne sont disponibles que dans cette espèce, ce qui contribue également à réduire la variabilité expérimentale et, par conséquent, le nombre d’animaux nécessaires. De plus, les études physiologiques en neuroendocrinologie ainsi que les recherches sur l’obésité et l’infertilité ont historiquement été menées chez la souris, facilitant la comparaison avec les données existantes. Enfin, certaines expériences proposées nécessitent l’utilisation d’animaux génétiquement modifiés pour lesquels la souris constitue de loin le modèle expérimental le plus pertinent et le mieux caractérisé.

Les souris de ce projet sont génétiquement modifiées pour déclencher à volonté les mécanismes de la dystrophie myotonique de type 1, l'induction se faisant dès le premier jour de vie pour une partie d'entre elles. 3 672 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour analyser leur cerveau, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une injection sous anesthésie ou une chirurgie de trente minutes, deux mois de régime mou pour certaines, et le porteur cite parmi les symptômes attendus l'apathie, la myotonie "ou encore mort subite". Les deux tests d'anxiété prévus ne sont pas nommés.

Objectifs

La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est une maladie rare et multisystémique, avec un large éventail de symptômes cliniques affectant des patients de tous âges et des deux sexes. La DM1 est l'une des formes les plus courantes de dystrophie musculaire. Bien qu'elle ait été initialement caractérisée par des symptômes musculaires tels que la faiblesse musculaire, la myotonie, les défauts de conduction cardiaque; elle est hautement multisystémique. Les manifestations neuropsychologiques sont très invalidantes et particulièrement prononcées dans les formes précoces de la DM1. Ce projet vise à comprendre le rôle des différents types de cellules du cerveau (neurones, astrocytes et oligodendrocytes) dans les atteintes cérébrales observées dans la DM1, ainsi qu'à déterminer si ces atteintes sont réversibles et à quel moment la mise en place d'un traitement serait le plus efficace.

Bénéfices attendus

La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est la forme la plus fréquente de dystrophie musculaire chez l'adulte. Sa prévalence mondiale est estimée à 1 personne sur 8000, avec des variations selon les régions. Une étude récente suggère une prévalence globale pouvant atteindre 1 cas sur 2400 individus. La DM1 est une maladie chronique, évolutive et multisystémique, ainsi la prise en charge mobilise de nombreuses ressources médicales, sociales et familiales. Les soins de santé actuels se concentrent sur la réduction des incapacités grâce à des approches médicales multidisciplinaires, entraînant des coûts substantiels atteignant en moyenne 50 000 euros par patient par an. Ces dépenses peuvent s’élever à 1,5 million d’euros au cours des deux premières années de vie dans les cas congénitaux les plus sévères. Par conséquent, la recherche de traitements efficaces n’est pas seulement une nécessité médicale, mais également un impératif socio-économique essentiel pour améliorer la qualité de vie des patients, favoriser leur intégration socio-économique et réduire les coûts des soins de santé. Les efforts de recherche et de thérapie sur la DM1 se sont principalement concentrés sur les symptômes musculaires, tandis que la recherche sur la physiopathologie cérébrale a commencé plus tard et reste non résolue. Ce projet permettra de valider un nouveau modèle de souris unique, conçu pour reproduire plus fidèlement les atteintes cérébrales de la dystrophie myotonique de type 1 (DM1). Une fois ce modèle validé, il sera utilisé pour mieux comprendre le rôle des différents types de cellules du cerveau et il permettra également d'évaluer si ces troubles peuvent être corrigés lorsque l'expression des ARN toxiques est arrêtée, ce qui reproduit l'effet attendu de futures approches thérapeutiques ciblant le système nerveux central.

Procédures

En début de procédure, les animaux seront soumis à une injection sous anesthésie générale (1 minute) ou une chirurgie sous analgésie et anesthésie générale et locale (30 minutes). Les animaux suivront ensuite deux tests comportementaux pour tester l'anxiété (animal vigile, 30 minutes maximum par test). Quelques groupes d'animaux seront mis sous un régime alimentaire spécial en cours de procédure (animal vigile, 2 mois maximum). Enfin, un prélèvement sanguin sera réalisé en fin de procédure (animal sous anesthésie générale, 1 minute) suivi d'une euthanasie réglementaire (animal sous anesthésie générale pour certains groupes avec un acte de 1 minute et animal sous anesthésie générale et analgésie pour les groupes avec chirurgie terminale de 15 minutes).

Impact sur les animaux

Dans le cadre de ce projet, les animaux seront exposés à plusieurs nuisances : les injections pourront provoquer une douleur légère et de courte durée au niveau du site d'injection. Certaines injections et prélèvements sanguins pourraient engendrer un hématome ou une hémorragie dans de rares cas. Les actes chirurgicaux peuvent entrainer des douleurs modérées ainsi que des difficultés de récupération et de cicatrisation. Certains actes seront réalisés sous anesthésie ce qui pourrait provoquer une hypothermie et dans de rares cas une détresse cardiorespiratoire. Les tests comportementaux peuvent engendrer un stress chez l'animal. Les incisives pourraient connaitre une pousse excessive avec la mise en place d'une alimentation spéciale molle. Enfin, les animaux pourraient développer des symptômes de la dystrophie musculaire après l'induction via administration : apathie, somnolence, myotonie ou encore mort subite.

Devenir

En fin de procédure, les animaux seront euthanasiés afin de pouvoir réaliser toutes les analyses nécessaires au projet : différents prélèvements seront réalisés afin d'analyser les effets de la maladie sur le cerveau. Ces analyses permettront d'étudier le fonctionnement de certains gènes, d'observer la présence des marqueurs caractéristiques de la maladie, d'évaluer l'état des cellules du cerveau, de mesurer le poids du cerveau et de rechercher d'éventuels signes d'inflammation ou d'altérations des tissus.

Remplacement

Le projet se concentre sur une maladie humaine rare : la dystrophie myotonique de type 1 (DM1). Des études préliminaires ont validé la stratégie en culture cellulaire, où le système d'activation-réversion a démontré son efficacité. Ces travaux ont été réalisés sur des neurones primaires et seront étendus aux astrocytes et aux oligodendrocytes. Toutefois, si les modèles de culture cellulaire permettent d'étudier certains mécanismes à l'échelle d'une cellule ou d'un type cellulaire, ils ne reproduisent pas la complexité d'un organisme entier. L'utilisation de souris génétiquement modifiées est donc indispensable pour étudier les interactions entre les différents tissus et cellules, ainsi que les effets de la stratégie thérapeutique dans un contexte physiologique complet.

Réduction

3672 animaux seront utilisés dans ce projet. Afin de réduire et d’optimiser le nombre d’animaux, la stratégie a d'abord été validée in vitro, ensuite, tous les animaux issus des croisements (sans distinction de sexe) seront utilisés et les souris n’ayant pas le génotype d’intérêt seront utilisées comme contrôles, enfin nous utiliserons les mêmes groupes contrôles pour chaque expérience. La procédure a été établie de manière à ce que chaque animal testé permette d’obtenir le plus de résultats possibles (physiologie, biologie moléculaire, histologie...). Nos études précédentes, nous ont permis de déterminer le nombre minimum de souris à utiliser afin de nous permettre de réaliser des analyses statistiques fiables.

Raffinement

Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation. Les animaux sont hébergés avec leurs congénères (l’hébergement individuel est limité au maximum) en portoirs ventilés avec un système d’abreuvement automatique et un accès ad libitum à la nourriture et l’eau. Le milieu est enrichi avec deux enrichissements minimum (nidification et mastication) et les animaux sont vérifiés quotidiennement. Les animaux sont déjà acclimatés à l'environnement car l'élevage est dans l'établissement. Le projet a été mis au point afin de permettre une interprétation fiable des résultats dans le respect du bien-être animal. Une anesthésie associée à une analgésie est mise en place dès que nécessaire (injections, chirurgie, prélèvements). Des précautions sont prises pour éviter le rejet par la mère dès que des souriceaux sont manipulés. Un gel ophtalmique est placé sur les yeux des souris adultes endormies afin d’éviter une sécheresse oculaire. Quand les animaux sont sous anesthésie, ils sont placés sur tapis chauffant pour limiter l’hypothermie. Pour les tests comportementaux les animaux seront manipulés dans une pièce dédiée au calme. Si les régimes alimentaires particuliers sont mous, un bâton à ronger en bois sera ajouté dans la cage. Ainsi, la douleur et le stress sont limitées en apportant des soins adaptés ainsi qu’une surveillance attentive accompagnée de points limites suffisamment prédictifs et précoces.

Choix des espèces

Nous utilisons un modèle de souris spécialement développé pour cette étude, qui permet de déclencher de manière contrôlée les mécanismes de la dystrophie myotonique de type 1. Ce modèle est particulièrement adapté pour comprendre comment la maladie affecte le cerveau et pour évaluer l'efficacité de nouvelles approches thérapeutiques dans des conditions proches de celles observées chez les patients. Deux âges sont utilisés : la naissance (1 jour de vie), pour reproduire une atteinte d'origine périnatale (formes congénitale et pédiatrique), et l'âge adulte (60 jours de vie), pour reproduire une atteinte d'origine tardive. Les analyses sont conduites jusqu'à un âge maximal de 6 mois. Ce choix permet de valider l'induction et l'extinction du système à des âges d'apparition représentatifs de l'hétérogénéité clinique de la maladie.

Les souris de ce projet portent une modification ciblée des récepteurs cannabinoïdes CB1 dans certaines régions du cerveau, issues de lignées dont le porteur indique vouloir réduire la "production excédentaire". 3 008 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune subit deux chirurgies de 45 à 60 minutes à vingt jours d'intervalle, avec pose d'implants d'enregistrement, des injections sans anesthésie, puis jusqu'à deux tests de locomotion que le résumé ne nomme pas. Toutes sont tuées à la fin pour prélever leur cerveau.

Objectifs

Les comportements moteurs regroupent l’ensemble des mouvements et actions permettant à un organisme d’interagir avec son environnement. Ils reposent sur des mécanismes biologiques, en partie innés et en partie acquis, qui organisent et adaptent les mouvements en fonction des besoins et des contraintes du milieu. Cela inclut aussi bien des actions rapides et orientées vers un but, comme se déplacer ou atteindre un objet, que des ajustements plus fins permettant de maintenir l’équilibre ou la posture. Ces différentes formes de mouvement s’articulent en permanence pour assurer une adaptation flexible aux situations. Le contrôle du mouvement est assuré par des circuits cérébraux spécialisés impliqués dans la sélection et la coordination des actions. Dans ce cadre, certaines molécules naturelles présentes dans le cerveau contribuent à ajuster finement la communication entre neurones et à moduler la manière dont les comportements moteurs sont initiés et exécutés. Bien que leur action soit souvent associée à une diminution de l’activité neuronale, elles peuvent également jouer un rôle important dans la fluidité et la flexibilité des mouvements. L’objectif de ce travail est d’étudier le rôle de ces mécanismes biologiques dans le contrôle du comportement moteur, dans une région cérébrale impliquée dans la régulation des actions et des habitudes motrices. L’hypothèse est que ces mécanismes, présents dans différents types de cellules cérébrales, participent à la transition entre différents états moteurs et à l’adaptation du comportement. Ces processus pourraient être altérés dans certaines maladies neurologiques responsables de troubles du mouvement, comme la maladie de Parkinson. Pour tester cette hypothèse, des souris présentant une modification ciblée de ces mécanismes dans certaines régions du cerveau seront étudiées lors de tâches motrices standardisées. Ces tâches permettent d’évaluer la coordination et l’adaptation des mouvements dans des conditions contrôlées. Des approches complémentaires en biologie moléculaire, en enregistrement de l’activité cérébrale et en analyse comportementale seront utilisées afin de comprendre comment ces mécanismes influencent le comportement moteur.

Bénéfices attendus

Les substances actives du cannabis agissent sur des mécanismes naturels présents dans le cerveau, impliqués dans la régulation de l’activité des cellules nerveuses. Dans des conditions normales, ces mécanismes sont activés par des molécules produites par l’organisme lui-même et participent à l’équilibre de la communication entre neurones ainsi qu’à certains processus de protection du système nerveux. Certaines substances dérivées du cannabis ont également été étudiées pour leurs effets potentiels sur le cerveau, notamment dans des pathologies affectant les fonctions motrices et comportementales. Comprendre le fonctionnement de ces mécanismes naturels permet de mieux expliquer comment ces substances modifient l’activité cérébrale. Ce projet vise à clarifier comment ces processus biologiques régulent des circuits cérébraux impliqués dans le contrôle du mouvement et du comportement. L’objectif est de contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour des troubles liés à des altérations du comportement et du mouvement, notamment dans certaines maladies neurodégénératives et psychiatriques. Les premiers résultats pourront être présentés lors de réunions scientifiques publiques environ un an après le début des analyses. La publication dans une revue scientifique est envisagée dans un délai de 4 à 5 ans.

Procédures

Les animaux recevront des injections sur animaux vigiles (nombre d'injections défini selon le protocole expérimental ; durée d'environ 20 secondes par injection). Deux interventions chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale avec prise en charge antalgique. Chaque intervention chirurgicale durera, dans son ensemble, environ 45 à 60 minutes, et les deux chirurgies seront espacées d'environ 20 jours. Cinq semaines après les interventions chirurgicales, les animaux seront soumis, au maximum, aux deux tests comportementaux destinés à évaluer leur locomotion, réalisés successivement à une distance d'une semaine entre eux. La durée totale des tests sera d'environ 30 minutes par animal, répartie sur plusieurs jours selon le protocole expérimental.

Impact sur les animaux

Les douleurs post-opératoires et la possible perte de poids liées à l’acte chirurgical sont prévues. Des nuisances liées à la cicatrisation des implants d'enregistrement sont également attendues, pouvant se traduire par un inconfort local transitoire au niveau du site d'implantation ainsi qu'un risque d'irritation ou d'inflammation locale pendant la période de cicatrisation. Un stress mineur est attendu lors des tests comportementaux utilisés, en raison du placement dans la salle expérimentale et du déplacement depuis la cage d’hébergement. Les tests comportementaux peuvent entraîner des nuisances globalement légères et transitoires. Elles sont principalement liées, d’une part, à l’exposition à un environnement nouveau, à la manipulation et à l’isolement temporaire pendant l’enregistrement comportemental, pouvant induire un stress modéré et de courte durée, et d’autre part, à l’effort locomoteur répété associé aux essais.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin des toutes les procédures pour prélèvement des cerveaux pour analyses.

Remplacement

A ce jour, notre connaissance du comportement et de l'organisation des circuits neuronaux chez les mammifères, y compris l'homme, ainsi que leur plasticité, ne nous permet pas de concevoir et de réaliser des simulations fiables afin d’étudier les changements qui se produisent. En outre, l'utilisation d'invertébrés, dont le système nerveux est complètement différent, serait inappropriée. Dans ce contexte, le recours à des expériences sur les mammifères reste nécessaire. Le but du projet est d'étudier un phénomène comportemental qui ne peut pas être reproduit par des études in-vitro (dans des cultures cellulaires) car il s’agit de tests comportementaux.

Réduction

Le nombre d'animaux par groupe est fixé au minimum permettant d'obtenir des résultats fiables et comparables à la littérature scientifique, compte tenu de la variabilité importante des mesures comportementales locomotrices. Des estimations préalables de taille d'échantillon garantissent une puissance statistique suffisante pour détecter des effets biologiquement pertinents, avec des analyses adaptées à la nature des mesures et à la taille des groupes. Le nombre total d'animaux prévu pour l'ensemble du projet est d'environ 3008 souris sur 5 ans, en raison de la combinaison de plusieurs approches expérimentales et de l'utilisation de différentes lignées de souris. Pour les analyses combinant comportement et mesures biologiques, un maximum d'environ 16 animaux par groupe est prévu, ce nombre pouvant être réduit si les données montrent qu'un effectif plus faible suffit. Plusieurs approches permettent de limiter le nombre d'animaux utilisés : une gestion adaptée des accouplements et des colonies évite les étapes inutiles, l'identification précoce des animaux pertinents réduit leur production excédentaire, et la conservation/le partage de lignées validées évite leur production répétée.

Raffinement

Nous attendons au moins 1 semaine (7 jours) pour permettre aux animaux de s'adapter au cycle jour/nuit de notre animalerie expérimentale. Toutes les procédures chirurgicales, tant préopératoires que postopératoires, comprennent également l'utilisation d'analgésiques pour la gestion de la douleur et des mesures d'analgésie prises immédiatement si nécessaires. L'établissement des points limites est basé sur une évaluation de l'état général et du comportement des animaux. Si un point est atteint, le vétérinaire en sera informé et nous prendrons une décision ensemble soit des soins comservatoires, soit une mise à mort, afin d’éviter toute souffrance des animaux. Nous définissons les points limites par un état anormal constaté sur deux jours consécutifs. Une habituation à la préhension sera réalisée avant chaque protocoles expérimentaux.

Choix des espèces

La souris est utilisée comme modèle de référence en raison de sa forte utilité expérimentale, de la possibilité de comparer les résultats avec des travaux antérieurs réalisés au sein du laboratoire et dans la littérature scientifique, ainsi que de la disponibilité de modèles permettant d’étudier des altérations ciblées de certaines protéines d’intérêt. Les expériences sont réalisées chez des animaux adultes afin d’éviter les effets liés au développement et de limiter la variabilité interindividuelle. Ce choix permet également une meilleure comparabilité avec les études existantes. Les interventions chirurgicales sont effectuées vers l’âge de 8 semaines, suivies d’une période de récupération de plusieurs semaines avant les évaluations comportementales. Les tests sont ensuite réalisés lorsque les animaux ont atteint l’âge adulte stabilisé, soit entre 12 et 16 semaines.